C++應(yīng)用程序存在的重要元素有哪些

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在C++應(yīng)用程序里不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行混合運(yùn)算時(shí)，C++編譯器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換。為了避免不同的數(shù)據(jù)類型在運(yùn)算中出現(xiàn)類型問題，應(yīng)盡量使用同種類型數(shù)據(jù)，不會(huì)使用可提升應(yīng)用程序性能的特殊指令。

真的是 C++應(yīng)用程序的性能就一定很差嗎？不是的。實(shí)際上在這道題中，使用的算法是非常高效的。上面的 0.001 秒和 0.062 秒已經(jīng)分別是 C/C++ 程序和 C# 程序在 Timus Online Judge 網(wǎng)站運(yùn)行的最短時(shí)間了。畢竟 C# 是托管的應(yīng)用程序，要在 CLR 環(huán)境中運(yùn)行，***次運(yùn)行時(shí)需要進(jìn)行 JIT 編譯。最小的基本開銷要比 C/C++ 應(yīng)用程序大。

接著，我們再來看看 Timus 1219. Symbolic Sequence：

這道題要求輸出滿足給定條件的一百萬個(gè)小寫拉丁字母。還是使用同樣的算法， C++應(yīng)用程序比 C#程序慢 15 倍，比 C 程序慢 64 倍。

這次，不能用最小的基本開銷來解釋了，因?yàn)檫@些程序運(yùn)行的時(shí)間已經(jīng)不算很短了。但是，這道題還是有些特別的，它的時(shí)間主要花費(fèi)在輸出大量的(一百萬個(gè))字符上。C# 程序是調(diào)用了一百萬次 Console.Write() 方法，C++ 程序調(diào)用了一百萬次 std::cout << c 語句，C 程序調(diào)用了一百萬次 putchar() 函數(shù)。應(yīng)該是這三種方法的不同效率造成的差異。如果把本題的算法稍做修改，使  C++應(yīng)用程序只調(diào)用一次 Console.Write() 方法輸出全部一百萬個(gè)字符，則其運(yùn)行時(shí)間從 0.968 秒下降到 0.093 秒。

現(xiàn)在，讓我們來看看 Timus 1152. The False Mirrors：

這道題說述消滅怪物的故事，要求計(jì)算出故事中主角受到的最小傷害。還是使用同樣的算法，我們終于看到 C# 程序和 C++ 程序的運(yùn)行時(shí)間差不多了。

不過，坦白的說，實(shí)際上這道題我使用的算法不是***的。這道題***的算法使用 C++ 語言實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行時(shí)間只需要 0.001 秒。我不知道該算法是什么，如有誰知道的麻煩告訴我一下。:)

由于大多數(shù) ACM 題目使用好的算法時(shí)需要的時(shí)間是很短的，所以如果用 C# 語言做題的話，基本上會(huì)發(fā)現(xiàn)比 C/C++ 語言慢很多，但是一般來說也不會(huì)超時(shí)，除非你使用的算法很差。下面就有一個(gè)例子，就是 Timus 1081. Binary Lexicographic Sequence：

這道題要求給出第 K (0 < K < 109) 個(gè) N (0 < N < 44) 位二進(jìn)制數(shù)，該二進(jìn)制數(shù)不得有相鄰的“1”。在 Accepted 的 C# 和 C++ 程序中，使用了時(shí)間復(fù)雜度為 O(N) 的算法。而在 Time limit exceeded 的 C++ 程序中，使用了時(shí)間復(fù)雜度約為  C++應(yīng)用程序的算法。

何況，托管應(yīng)用程序的性能在某些應(yīng)用場合實(shí)際上有可能超過非托管的應(yīng)用程序。例如，當(dāng) JIT 編譯器在運(yùn)行時(shí)將 IL 代碼編譯成本地代碼時(shí)，編譯器對執(zhí)行環(huán)境的認(rèn)識(shí)比非托管編譯更加深刻。

JIT 編譯器能判斷應(yīng)用程序是否運(yùn)行在一個(gè) Core 2 Duo 的 CPU 上，并生成相應(yīng)的本地代碼來利用 Core 2 Duo 支持的任何特殊指令。通常，非托管應(yīng)用程序是針對具有最小功能集合的 CPU 編譯的，不會(huì)使用可提升應(yīng)用程序性能的特殊指令。

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