为什么Java在这里比C运行得更快？

Question

灵感来自这个问题,

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我想出了以下代码:

$cat loop.c 
int main( int argc, char ** argv ) 
{
    int i = 0;
    while( i++ < 2147483647 );
}

$cc -o loop loop.c  

$ time ./loop
real 0m11.161s
user 0m10.393s
sys 0m0.012s


$cat Loop.java 
class Loop {
    public static void main( String [] args ) { 
        int i = 0;
        while( i++ < 2147483647 );
    }
}

$javac Loop.java 

$time java  Loop  
real 0m4.578s
user 0m3.980s
sys 0m0.048s

为什么Java版本的运行速度比C版快3倍？我在这里缺少什么？

这是在Ubuntu 9.04上运行的:

英特尔(R)奔腾(R)M @ 1.73GHz

32位

编辑

这真太了不起了.在C中使用-O3选项优化循环并在Java中使用-server也是如此.这是"优化时代". 优化了http://img196.imageshack.us/img196/6489/screenshot4rv.png

Answer 1

我期望javac默认的优化程度高于你的C编译器.当我在-O3这里编译时,C更快:

C用-O3:

real    0m0.003s
user    0m0.000s
sys     0m0.002s

你的java程序:

real    0m0.294s
user    0m0.269s
sys     0m0.051s

更多细节; 没有优化,C编译为:

0000000100000f18 pushq %rbp
0000000100000f19 movq %rsp,%rbp
0000000100000f1c movl %edi,0xec(%rbp)
0000000100000f1f movq %rsi,0xe0(%rbp)
0000000100000f23 movl $0x00000000,0xfc(%rbp)
0000000100000f2a incl 0xfc(%rbp)
0000000100000f2d movl $0x80000000,%eax
0000000100000f32 cmpl %eax,0xfc(%rbp)
0000000100000f35 jne  0x00000f2a
0000000100000f37 movl $0x00000000,%eax
0000000100000f3c leave
0000000100000f3d ret

使用optimization(-O3),它看起来像这样:

0000000100000f30 pushq %rbp
0000000100000f31 movq %rsp,%rbp
0000000100000f34 xorl %eax,%eax
0000000100000f36 leave
0000000100000f37 ret

如您所见,整个循环已被删除. javap -c Loop给了我这个输出的java字节码:

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
   0:   iconst_0
   1:   istore_1
   2:   iload_1
   3:   iinc    1, 1
   6:   ldc #2; //int 2147483647
   8:   if_icmpge   14
   11:  goto    2
   14:  return

}

看起来循环是编译进来的,我想在运行时会发生一些事情来加速这个循环.(正如其他人提到的那样,JIT编译器会压缩循环.)

Answer 2

我的猜测是JIT正在优化空循环.

更新:Java性能调优文章Followup to Empty Loop Benchmark似乎支持这一点,以及其他答案,指出C代码也需要进行优化才能进行有意义的比较.关键报价:

如果我选择使用客户端模式1.4.1 JVM(客户端是默认模式),则不会优化循环.如果我选择使用Microsoft的C++编译器,那么C版本就会花费时间.显然,编译器的选择至关重要.

Answer 3

这里有一些你需要控制的东西:

• 与启动已编译的C程序相比,JVM的启动是非常重要的
• 你的循环没有做任何事情,编译器可能知道这一点
• JIT编译器通常比非优化的C编译器生成更好的代码

Answer 4

"我在这里失踪了什么？" 优化标志.

Answer 5

我不认为这个问题确实有答案; 它取决于编译器执行的优化.在这种情况下,我希望,如果进行足够的优化工作,将完全消除循环,因为i从未使用过.