在为 C# 程序编写数学函数时，F# 会表现良好吗？答案

【问题标题】：Will F# perform well when writing math functions for a C# program?在为 C# 程序编写数学函数时，F# 会表现良好吗？
【发布时间】：2009-01-10 18:02:01
【问题描述】：

有谁知道与 C# 相比，F# 在性能方面的衡量标准有多好。我有一个 C# 光线追踪器，其中包含许多矢量操作、光线碰撞算法等，我认为它们可能更容易在 F# 中表达。我不是在问 F# 在表达数学问题方面有多好，这已经回答了here，而是我是否应该期待更好或更差的性能？由于光线追踪对性能的要求很高，因此即使是性能不佳的小情况也可能在错误的地方出现问题。

编辑：

似乎已经有很多关于该主题的问题我找不到（如果您实际搜索任何带有术语“F#”的内容，则没有结果）。一个好点here 是以下答案：

F# 提供了一些与性能相关的可以产生影响的功能。

首先，实施 .NET 上的代表目前相当效率低下，因此 F# 使用它自己的 FastFunc 类型用于高性能一流功能。

其次，F# 使用 .NET 元数据传达内联函数，以便它们可以跨 API 导出，并且当然，这可以显着提高在某些情况下的表现。

最后，模式匹配可以用 C# 表达非常费力因为语言缺乏模式匹配但几乎是不可能的维护优化的 C# 代码等价于许多非平凡的模式火柴。相比之下，F# 编译器积极优化模式匹配在编译期间。

相反，C# 编译器更好在使用 IEnumerables 优化循环时并且更擅长优化对值类型的计算（例如复杂的算术）。

干杯，乔恩·哈罗普。

【问题讨论】：

标签： c# performance f#

【解决方案1】：

是的，F# 会表现得更好。

以下是用不同语言实现的单线程算法的一些性能结果（神经网络的基准激活函数方法）：

C#：

10^7 iterations using Sigmoid1() took 3899,1979 ms
10^7 iterations using Sigmoid2() took 411,4441 ms

纯 C：

10^7 iterations using sigmoid1: 628 ms
10^7 iterations using sigmoid2: 157 ms

F#：

10^7 iterations using sigmoid1: 588.843700 ms
10^7 iterations using sigmoid2: 156.626700 ms

More details

【讨论】：

太棒了 :) F# 比纯 C 更快。非常好的发现！我知道 F# 通常比 C# 快，但比 C 快简直太棒了……
是的，我也很惊讶。但是，我没有使用最新的 C 编译器，因此它的性能可能略胜 F#))

【解决方案2】：

F# 的计算行为与 C# 相同（因为它只是 IL）。只需确保将您的向量表示为一个结构 - 因为您将构建许多短暂的对象。

度量单位对性能的影响为零，实际上在编译时度量单位信息已被完全删除。所以你实际上无法判断你的 F# 代码上面有度量单位。

【讨论】：

【解决方案3】：

F# 的性能与 C# 的性能大致相同，它们都编译为 IL，这是一个重要因素（与 IronPython 和 IronRuby 不同，它们被解释，因此速度慢得多）。算法的性能更多地取决于它的实现，而不是 F# 或 C# 的选择，因为 F# 将有助于在几行代码中实现它，与在 C# 中相比，在 F# 中发现优化的机会要大得多。

这篇文章对性能问题也有类似的看法： http://diditwith.net/2008/04/03/ApplesAndOranges.aspx

【讨论】：

【解决方案4】：

也许你已经知道了，但也许还没有。

Google 上的名字是“Luke Hoban”，他用 C# 3.0 制作了一个光线追踪器，现在在微软的 F# 团队工作。

另请参阅：http://blogs.msdn.com/lukeh/ 和 http://blogs.msdn.com/lukeh/archive/2007/04/03/a-ray-tracer-in-c-3-0.aspx。

他应该知道的。

【讨论】：

他承认自己光线追踪器效率不高，他似乎更多地将其作为练习而不是创建一个好的光线追踪器。
也许你可以给他发邮件问你的问题？
是的，那个光线追踪器效率不高，但它对 Linq 来说是一个很好的实验。

【解决方案5】：

事实上，理论上，x86机器只能执行命令式的x86汇编，因此，理论上可以命令式地实现函数式语言的性能。因此，您可以编写与 F# 同类程序相同或更好的 C# 程序。这里的关键字是can。这并不意味着所有 C# 程序都比 F# 程序或类似的程序更好。通常，在大多数问题中，F# 的性能是可以接受的。在某些情况下，F# 的性能远远落后于 C#，但通常对于大多数应用程序来说是可以的。但是，如果您想对代码实际执行的操作进行细粒度控制，那么函数式语言不适合您。 C# 中的优化机会比 F# 中的多。顺便说一句，我所说的 F#，并不是指编写命令式代码，而是普通的函数式方法（如果你想编写命令式代码，我认为 F# 没有多大意义）。

【讨论】：

理论上你是对的，实际上 F# 比 C# 具有更好的性能，因为它进行了更积极的优化，F# 只是输出更好的 IL，有时甚至更好。
在实践中，结果很大程度上取决于您所写的内容。有两种情况 F# 更好，也有它落后远的情况。顺便说一句，我的比较更多是关于“Functional F#”和“C#”。有些问题不能有效地表达为函数的组合。
“如果您想对代码实际执行的操作进行细粒度控制，函数式语言不适合您”。你是说纯洁。 F# 不纯。 F# 为您提供了非常精细的控制，当然可以与 C# 媲美。

【解决方案6】：

我最初的反应是，由于 C# 和 F# 都输出 MSIL，因此性能将相同。但是您使用的结构可能会产生不同的 IL。该主题已在链接here on SO 中进行了详细讨论。

【讨论】：

【解决方案7】：

F# 更适合并行编程。所以开箱即用它可以比 C# 更快（在多核/cpu 上）。

但话又说回来，您可以优化 C# 以同样使用它，但这需要更多的工作。

【讨论】：