这篇文章带领大家来看看c#的性能问题。当然了，作为比较的选手是c/c++。
首先说说测试环境：
操作系统：win7 旗舰版
内存：2GB
硬盘：160GB
处理器：Intel Pentium Dual CPU T2330 @ 1.60GHZ
本文打算基于以下几个方面讨论：
1.CPU使用情况；
2.内存使用情况；
3.基本类型的四则运算能力；
4.数学函数运算能力；
5.I/O操作能力；
6.数组运算能力；
7.异常处理能力；
8.STL vs FCL；
9.算法HeapSort；
10.矩阵乘；
11.嵌套for循环；
12.字符串连接。
接下来，我们一个一个详细地说：（注，测试程序都是直接运行编译后的exe）
1.CPU使用情况
在程序的整个运行过程中，两者的CPU占用情况都在50%上下浮动，算是不分上下。
2.内存使用情况
这里列一
组程序执行过程中我记录的数据：
c/c++：216kb，832kb，904kb，944kb，1336kb。
c#：1972kb，1980kb，2000kb，2372kb，3024kb，5156kb。
通过这组数据，不难发现，在内存使用方面c#可算是一败涂地。注：
希望有人能解释下c#为什么会出现这种一路飙升的情况呢？！
3.基本类型的四则运算能力
费话不多说了，上代码：（注，所有的图中时间单位均为毫秒ms）
c/c++的：
针对int的
1 double intArithmetic(">int intMax)
2 {
3 double elapsedTime;
4 clock_t stopTime;
5 int intResult = 1;
6 int i = 1;
7
8 clock_t startTime = clock();
9 while (i < intMax)
10 {
11 intResult -= i++;
12 intResult += i++;
13 intResult *= i++;
14 intResult /= i++;
15 }
16 stopTime = clock();
17
18 elapsedTime = (stopTime - startTime) / (CLOCKS_PER_SEC / (double) 1000.0);
19 printf("Int arithmetic elapsed time: %1.0f ms with intMax of %ld\n", elapsedTime, intMax);
20 printf(" i: %d\n", i);
21 printf(" intResult: %d\n", intResult);
22 return elapsedTime;
23 }
c#的：
针对int的
1 static long intArithmetic(int intMax)
2 {
3 long elapsedMilliseconds;
4 int intResult = 1;
5 int i = 0;
6
7 stopwatch.Start();
8 while (i < intMax)
9 {
10 intResult -= i++;
11 intResult += i++;
12 intResult *= i++;
13 intResult /= i++;
14 }
15 elapsedMilliseconds = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
16 stopwatch.Reset();
17
18 Console.WriteLine("Int arithmetic elapsed time: " + elapsedMilliseconds +
19 " ms with max of " + intMax);
20 Console.WriteLine(" i: " + i);
21 Console.WriteLine(" intResult: " + intResult);
22 return elapsedMilliseconds;
23 }
对比结果见下图：
针对double的
1 double doubleArithmetic(double doubleMin, double doubleMax)
2 {
3 double elapsedTime;
4 clock_t stopTime;
5 clock_t startTime = clock();
6
7 double doubleResult = doubleMin;
8 double i = doubleMin;
9 while (i < doubleMax)
10 {
11 doubleResult -= i++;
12 doubleResult += i++;
13 doubleResult *= i++;
14 doubleResult /= i++;
15 }
16
17 stopTime = clock();
18 elapsedTime = (stopTime - startTime) / (CLOCKS_PER_SEC / (double) 1000.0);
19 printf("Double arithmetic elapsed time: %1.0f ms with doubleMin %.15f, doubleMax %.15f\n", elapsedTime, doubleMin, doubleMax);
20 printf(" i: %f\n", i);
21 printf(" doubleResult: %.15f\n", doubleResult);
22 return elapsedTime;
23 }
c#的：
针对double的
1 static long doubleArithmetic(double doubleMin, double doubleMax)
2 {
3 long elapsedMilliseconds;
4 double doubleResult = doubleMin;
5 double i = doubleMin;
6
7 stopwatch.Start();
8 while (i < doubleMax)
9 {
10 doubleResult -= i++;
11 doubleResult += i++;
12 doubleResult *= i++;
13 doubleResult /= i++;
14 }
15 elapsedMilliseconds = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
16 stopwatch.Reset();
17
18 Console.WriteLine("Double arithmetic elapsed time: " + elapsedMilliseconds +
19 " ms with min of " + doubleMin + ", max of " + doubleMax);
20 Console.WriteLine(" i: " + i);
21 Console.WriteLine(" doubleResult: " + doubleResult);
22 return elapsedMilliseconds;
23 }
对比结果见下图：
针对long的
1 double longArithmetic(long long longMin, long long longMax)
2 {
3 double elapsedTime;
4 clock_t stopTime;
5 clock_t startTime = clock();
6
7 long long longResult = longMin;
8 long long i = longMin;
9 while (i < longMax)
10 {
11 longResult -= i++;
12 longResult += i++;
13 longResult *= i++;
14 longResult /= i++;
15 }
16
17 stopTime = clock();
18 elapsedTime = (stopTime - startTime) / (CLOCKS_PER_SEC / (double) 1000.0);
19 printf("Long arithmetic elapsed time: %1.0f ms with longMax %I64d\n", elapsedTime, longMax);
20 printf(" i: %I64d\n", i);
21 printf(" longResult: %I64d\n", longResult);
22 return elapsedTime;
23 }
c#的：
针对long的
1 static long longArithmetic(long intMin, long intMax)
2 {
3 long elapsedMilliseconds;
4 long intResult = intMin;
5 long i = intMin;
6
7 stopwatch.Start();
8 while (i < intMax)
9 {
10 intResult -= i++;
11 intResult += i++;
12 intResult *= i++;
13 intResult /= i++;
14 }
15 elapsedMilliseconds = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
16 stopwatch.Reset();
17
18 Console.WriteLine("long arithmetic elapsed time: " + elapsedMilliseconds +
19 " ms with min of " + intMin + ", max of " + intMax);
20 Console.WriteLine(" i: " + i);
21 Console.WriteLine(" intResult: " + intResult);
22 return elapsedMilliseconds;
23 }
对比结果见下图：
通过以上数据，发现两者对基本数据类型的操作性能差不多，属于同一个数量级。
同时，注意到，c#针对int型的性能要优于c/c++。
4.数学函数的运算能力
c/c++的：常用数学函数
1 double trig(double trigMax)
2 {
3 double elapsedTime;
4 clock_t stopTime;
5 clock_t startTime = clock();
6
7 double sine;
8 double cosine;
9 double tangent;
10 double logarithm;
11 double squareRoot;
12
13 double i = 0.0;
14 while (i < trigMax)
15 {
16 sine = sin(i);
17 cosine = cos(i);
18 tangent = tan(i);
19 logarithm = log10(i);
20 squareRoot = sqrt(i);
21 i++;
22 }
23
24 stopTime = clock();
25 elapsedTime = (stopTime - startTime) / (CLOCKS_PER_SEC / (double) 1000.0);
26 printf("Trig elapsed time: %1.0f ms with max of %1.0f\n", elapsedTime, trigMax);
27 printf(" i: %f\n", i);
28 printf(" sine: %.15f\n", sine);
29 printf(" cosine: %.15f\n", cosine);
30 printf(" tangent: %.15f\n", tangent);
31 printf(" logarithm: %.15f\n", logarithm);
32 printf(" squareRoot: %.15f\n", squareRoot);
33 return elapsedTime;
34 }
常用数学函数
1 static long trig(double trigMax)
2 {
3 long elapsedMilliseconds;
4
5 double sine = 0.0D;
6 double cosine = 0.0D;
7 double tangent = 0.0D;
8 double logarithm = 0.0D;
9 double squareRoot = 0.0D;
10 double i = 0.0D;
11
12 stopwatch.Start();
13 while(i < trigMax)
14 {
15 sine = Math.Sin(i);
16 cosine = Math.Cos(i);
17 tangent = Math.Tan(i);
18 logarithm = Math.Log10(i);
19 squareRoot = Math.Sqrt(i);
20 i++;
21 }
22 elapsedMilliseconds = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
23 stopwatch.Reset();
24
25 Console.WriteLine("Trig elapsed time: " + elapsedMilliseconds +
26 " ms with max of " + trigMax);
27 Console.WriteLine(" i: " + i);
28 Console.WriteLine(" sine: " + sine);
29 Console.WriteLine(" cosine: " + cosine);
30 Console.WriteLine(" tangent: " + tangent);
31 Console.WriteLine(" logarithm: " + logarithm);
32 Console.WriteLine(" squareRoot: " + squareRoot);
33 return elapsedMilliseconds;
34 }
通过数据，我们发现c#在计算sin、cos、tan、log、sqrt等数学函数方面明显
优于c/c++。大家以后注意了哦……
写文件、读文件
c#的：
写文件、读文件
对比结果见下图：
数组基本操作
数组基本操作
对比结果见下图：
5.I/O操作能力
c/c++的：
写文件、读文件
1 double io(int ioMax)
2 {
3 double elapsedTime;
4 clock_t stopTime;
5 clock_t startTime = clock();
6
7 FILE *stream;
8 stream = fopen("F:\\TestC.txt", "w");
9 int i = 0;
10 while (i++ < ioMax)
11 {
12 fputs("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890abcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890abcdefgh\n", stream);
13 }
14 fclose(stream);
15
16 char readLine[100];
17 stream = fopen("F:\\TestC.txt", "r");
18 i = 0;
19 while (i++ < ioMax)
20 {
21 fgets(readLine, 100, stream);
22 }
23 fclose(stream);
24
25 stopTime = clock();
26 elapsedTime = (stopTime - startTime) / (CLOCKS_PER_SEC / (double) 1000.0);
27 printf("I/O elapsed time: %1.0f ms with max of %ld\n", elapsedTime, ioMax);
28 printf(" i: %d\n", i);
29 printf(" readLine: %s\n", readLine);
30
31 return elapsedTime;
32 }
写文件、读文件
1 static long io(int ioMax)
2 {
3 long elapsedMilliseconds;
4
5 String fileName = "F:\\TestCSharp.txt";
6 String textLine = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890abcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890abcdefgh";
7 int i = 0;
8 String myLine = "";
9
10 stopwatch.Start();
11 try
12 {
13 StreamWriter streamWriter = new StreamWriter(fileName);
14 while (i++ < ioMax)
15 {
16 streamWriter.WriteLine(textLine);
17 }
18 streamWriter.Close();
19
20 i = 0;
21 StreamReader streamReader = new StreamReader(fileName);
22 while (i++ < ioMax)
23 {
24 myLine = streamReader.ReadLine();
25 }
26 }
27 catch (IOException e)
28 {
29 System.Console.Write(e.Message);
30 }
31
32
33 elapsedMilliseconds = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
34 stopwatch.Reset();
35
36 Console.WriteLine("IO elapsed time: " + elapsedMilliseconds +
37 " ms with max of " + ioMax);
38 Console.WriteLine(" i: " + i);
39 Console.WriteLine(" myLine: " + myLine);
40 return elapsedMilliseconds;
41 }
通过数据，我们发现c#的性能略优于c/c++。
6.数组运算能力
c/c++的：
数组基本操作
1 double array(int n)
2 {
3 int i, k, *x, *y;
4
5 double elapsedTime;
6 clock_t stopTime;
7 clock_t startTime = clock();
8 x = new int[n];
9 y = new int[n];
10
11 for (i = 0; i < n; i++) {
12 x[i] = i + 1;
13 y[i] = 0;
14 }
15 for (k=0; k<1000; k++) {
16 for (i = n-1; i >= 0; i--) {
17 y[i] += x[i];
18 }
19 }
20
21 stopTime = clock();
22 elapsedTime = (stopTime - startTime) / (CLOCKS_PER_SEC / (double) 1000.0);
23 printf("array elapsed time: %1.0f ms - %ld %ld\n", elapsedTime, y[0], y[n-1]);
24
25 delete[] x;
26 delete[] y;
27
28 return elapsedTime;
29 }
c#的：
数组基本操作
1 static long array(int n)
2 {
3 long elapsedMilliseconds;
4 int i, j, k;
5 int[] x;
6 int[] y;
7
8 stopwatch.Start();
9 if(n < 1) n = 1;
10
11 x = new int[n];
12 y = new int[n];
13
14 for (i = 0; i < n; i++)
15 {
16 x[i] = i + 1;
17 y[i] = 0;
18 }
19 for (k = 0; k < 1000; k++ )
20 for (j = n-1; j >= 0; j--)
21 y[j] += x[j];
22
23 elapsedMilliseconds = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
24 stopwatch.Reset();
25
26 Console.WriteLine("Array elapsed time: " + elapsedMilliseconds + " ms - "+ y[0].ToString() + " " + y[n-1].ToString());
27 return elapsedMilliseconds;
28 }
通过数据发现，在数组基本操作方面c#较弱（大家都能知道为什么！）。
7.异常处理能力
由于这部分代码稍多，所以就不在这贴了，一多后台就崩溃了（在写这篇文章其间博客园后台不知崩溃了n次，对此很无语……）。
后面会给出所有源码的下载地址。
对比结果见下图：
通过数据，发现c/c++在这方面远胜于c#，可是大家不要就此止步，再想想为什么。注：
可参考Jeffrey Richter的CLR via C#中有关异常的讨论。
8.STL vs FCL
郁闷啊！不知道为什么，一提交网站不停地崩溃，我写的东西不停地全没。没有办法，代码就不贴了。直接上结果。
这里，通过map<T1,T2>和Dictionary<T1,T2>的两组对比和一组Vector<T>和List<T>的对比。
第一组对比结果见下图：
这里涉及到的基本操作包括，插入和测试key是否存在。通过数据，发现c#的Dictionary<T1,T2>
的性能远远优于c/c++（10倍有余）。
第二组对比结果见下图：
通过数据发现c#版的字典性能远优于c/c++中的。
Vector<T>和List<T>的对比结果见下图：
通过数据发现两者性能不相上下。
9.算法HeapSort
对比结果见下图：
通过数据发现，c/c++要优于c#（看代码发现罪魁祸首在于数组操作）。
10.矩阵乘
对比结果见下图：
通过数据发现，c/c++的性能几乎是c#的两倍。截止到目前，我们应该知道
c#在数组、矩阵操作方面是个弱项（为什么？）。大家在以后的工作学习中要学会
扬长避短哦……
11.嵌套for循环
对比结果见下图：
通过数据发现，c#略差于c/c++。
12.字符串连接
大家都知道，字符串连接是个耗时的操作，现在让我们来看看两者的表现，对比结果见下图：
令人意外的是，c#在这方面的性能要优于c/c++（几乎2倍有余）。
13.总和对比
这里的总和指的是前面所有项的时间加和，对比结果见下图：
通过数据发现，在一般的应用中c#的性能能达到c/c++的70%-80%。
作为托管代码来说这已经很不错了，你说呢？
总结
写了这么多了，也许有人要问我了，你到底想说什么呢？其实，作为语言，我们要懂得什么情况下用哪个。我的观点是，
精通一门，熟悉或了解另一门。怎么说呢？如果您已经工作了，那么很容易做决定，您工作中不停要用到的语言自然是您
应该精通的了。如果您和我一样还是学生的话，那也很好办，凭自己的喜好呗，但不要太过执着于语言本身。比如说我，
花了大量时间在c#上，今年暑假要去公司实习（大半会用到c++），所以你也要了解c++，不是吗？
现在的社会，一切都讲求速度。特别是在软件行业更是如此。软件不仅要求运行速度，很多时候更多的是开发速度，而且是第一个
遇到的问题。不是有哪位大牛说过嘛，先让它run起来，再让它run地更快。结合上面的形式，一个项目中即需要懂c#的也需要懂c++的。
下面的建议摘自别人的博客原文：
Except for writing time-critical blocks of code, prefer C#. Write all your algorithmic code in C++ (not VC++ .NET), compile it into a dll and call that using a Dll Interop through C#. This should balance the performance. This technique is not new or not invented by me or anyone. It's similar the old age C programming vs Assembly, where people on one camp fight assembly programming is faster and the other camp stating C is easier to develop and then people started using assembly embedded within a C program for time-critical applications using an asm block.
History repeats...!
在一个真正的软件项目中我们要做到开发速度与运行速度的折中。另外，建议大家看一下《Framework Design Guidelines, Conventions,Idioms,and Patterns
for Reusable .NET Libraries》，这本书深刻阐述了.NET的设计过程，其认真程度（包括一个命名）令人折服。
参考
- http://www.tommti-systems.de/go.html?http://www.tommti-systems.de/main-Dateien/reviews/languages/benchmarks.html
- http://www.codeproject.com/KB/cs/CSharpVsCPP.aspx
- http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms173196(VS.80).aspx
- http://dotnet.sys-con.com/node/46342
- http://www.techgalaxy.net/Docs/Dev/5ways.htm
注：本文基本上基于参考1写成。有兴趣的读者点击这里下载源代码。