我不时地读到Fortran在繁重的计算中比C更快。这是真的吗?我必须承认我几乎不懂Fortran,但是到目前为止我看到的Fortran代码并没有显示出该语言具有C语言所不具备的特性。
如果是真的,请告诉我原因。请不要告诉我什么语言或库适合处理数字,我不打算写一个应用程序或库来做这个,我只是好奇。
我不时地读到Fortran在繁重的计算中比C更快。这是真的吗?我必须承认我几乎不懂Fortran,但是到目前为止我看到的Fortran代码并没有显示出该语言具有C语言所不具备的特性。
如果是真的,请告诉我原因。请不要告诉我什么语言或库适合处理数字,我不打算写一个应用程序或库来做这个,我只是好奇。
当前回答
I was doing some extensive mathematics with FORTRAN and C for a couple of years. From my own experience I can tell that FORTRAN is sometimes really better than C but not for its speed (one can make C perform as fast as FORTRAN by using appropriate coding style) but rather because of very well optimized libraries like LAPACK (which can, however, be called from C code as well, either linking against LAPACK directly or using the LAPACKE interface for C), and because of great parallelization. On my opinion, FORTRAN is really awkward to work with, and its advantages are not good enough to cancel that drawback, so now I am using C+GSL to do calculations.
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有趣的是,这里的很多答案都来自于不懂语言。这对于那些打开过旧的FORTRAN 77代码并讨论过其弱点的C/ c++程序员来说尤其如此。
我认为速度问题主要是C/ c++和Fortran之间的问题。在大型代码中,它总是取决于程序员。有一些语言特性是Fortran优于的,而一些特性是C优于的。所以,在2011年,没有人能真正说出哪一个更快。
About the language itself, Fortran nowadays supports Full OOP features and it is fully backward compatible. I have used the Fortran 2003 thoroughly and I would say it was just delightful to use it. In some aspects, Fortran 2003 is still behind C++ but let's look at the usage. Fortran is mostly used for Numerical Computation, and nobody uses fancy C++ OOP features because of speed reasons. In high performance computing, C++ has almost no place to go(have a look at the MPI standard and you'll see that C++ has been deprecated!).
现在,您可以简单地使用Fortran和C/ c++进行混合语言编程。Fortran中甚至有GTK+的接口。有免费的编译器(gfortran, g95)和许多优秀的商业编译器。
I think the key point in favor of Fortran is that it is a language slightly more suited for expressing vector- and array-based math. The pointer analysis issue pointed out above is real in practice, since portable code cannot really assume that you can tell a compiler something. There is ALWAYS an advantage to expression computaitons in a manner closer to how the domain looks. C does not really have arrays at all, if you look closely, just something that kind of behaves like it. Fortran has real arrawys. Which makes it easier to compile for certain types of algorithms especially for parallel machines.
在运行时系统和调用约定等方面,C语言和现代的Fortran非常相似,很难看出有什么不同。注意,这里的C实际上是基础C: c++是一个完全不同的问题,具有非常不同的性能特征。
一般来说,FORTRAN比C慢。C可以使用硬件级指针,允许程序员手动优化。FORTRAN(在大多数情况下)不能访问硬件内存寻址黑客。(VAX FORTRAN是另一回事。)我从70年代开始断断续续地使用FORTRAN。(真的)。
然而,从90年代开始,FORTRAN已经发展到包括特定的语言结构,可以优化成内在的并行算法,真正可以在多核处理器上运行。例如,自动矢量化允许多个处理器同时处理数据向量中的每个元素。16个处理器——16个元素向量——处理需要1/16的时间。
在C语言中,您必须管理自己的线程并为多处理仔细设计算法,然后使用一堆API调用来确保并行性正确发生。
在FORTRAN中,您只需要为多处理仔细设计算法。编译器和运行时可以为您处理其余的工作。
您可以阅读一些关于高性能Fortran的内容,但是您会发现许多死链接。你最好阅读并行编程(比如OpenMP.org)以及FORTRAN如何支持并行编程。
我是一个业余程序员,在这两种语言上我都是“平均”。 我发现编写快速Fortran代码比编写C(或c++)代码更容易。Fortran和C都是“历史悠久”的语言(按照今天的标准),被大量使用,并且很好地支持免费和商业编译器。
我不知道这是否是一个历史事实,但Fortran感觉它是为并行/分布式/向量化/多核化而构建的。今天,当我们谈论速度时,它几乎是“标准度量”:“它能缩放吗?”
对于纯粹的cpu计算,我喜欢Fortran。对于任何与IO相关的东西,我发现使用c更容易(无论如何这两种情况都很困难)。
当然,对于并行计算密集型代码,你可能需要使用GPU。C和Fortran都有很多或多或少很好地集成了CUDA/OpenCL接口(现在还有OpenACC)。
我比较客观的回答是:如果你对这两种语言都同样了解或不了解,那么我认为Fortran更快,因为我发现用Fortran写并行/分布式代码比用c更容易(一旦你明白你可以写“自由形式”Fortran,而不仅仅是严格的F77代码)
Here is a 2nd answer for those willing to downvote me because they don't like the 1st answer : Both language have the features required to write high-performance code. So it's dependent of the algorithm you're implementing (cpu intensive ? io intensive ? memory intensive?), the hardware (single cpu ? multi-core ? distribute supercomputer ? GPGPU ? FPGA ?), your skill and ultimately the compiler itself. Both C and Fortran have awesome compiler. (i'm seriously amazed by how advanced Fortran compilers are but so are C compilers).
PS:我很高兴你特别排除了库,因为我有很多关于Fortran GUI库的不好的东西要说。:)
我还没有听说过Fortan比C快得多,但是可以想象在某些情况下它会更快。关键不在于语言特征的存在,而在于那些(通常)不存在的特征。
一个例子是C指针。C指针几乎到处都在使用,但指针的问题是编译器通常无法判断它们是否指向同一个数组的不同部分。
例如,如果你写了一个strcpy例程,看起来像这样:
strcpy(char *d, const char* s)
{
while(*d++ = *s++);
}
编译器必须在d和s可能是重叠数组的假设下工作。所以当数组重叠时,它不能执行会产生不同结果的优化。正如您所期望的,这在很大程度上限制了可以执行的优化类型。
[我应该注意到,C99有一个“restrict”关键字,显式地告诉编译器指针不重叠。还要注意,Fortran也有指针,语义不同于C语言,但指针不像C语言那样无处不在。
但是回到C与Fortran的问题上,可以想象,Fortran编译器能够执行一些对于(直接编写的)C程序可能无法实现的优化。所以我不会对这种说法感到太惊讶。不过,我确实希望性能差异不会太大。(~ 5 - 10%)