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中华网络安全联盟 作者：佚名 来源：网络转载 时间：2006-3-21
程式语言效率分析(2)：二、Ｃ
Ｃ近来极受美国各系统公司的推崇，我们特以之与组合语言作个比较，但不幸的是在指令的精简上，就显得力不从心，不像组合语言那样可以斤斤计较。
因此，我们祇能就点阵移位、查小表及查总表的方式，测试其效率。首先，利用查大表的方式如下：
1: main()
2: {
3: unsigned char s[24][3];
4: unsigned short tab[256], d[48][3], count;
5: register short i,j,k;
6:
7: for (count = 0; count < 10000; count++)
8: {
9: k = 0;
10: for (i = 0; i < 24; i++)
11: {
12: for (j = 0; j < 3; j++)
13: d[k][j] = d[k + 1][j] = tab[s[i][j]];
14: k += 2;
15: }
16: }
17: }
程式制作时间10分钟，较组合语言稍快；占用空间4575字元，则大了三倍，至于执行速度为18秒，慢了七倍之多。
再换个方法，试一试查小表如次：
1: main()
2: {
3: unsigned char i,j, s[24][3], d[48][6], tab[16];
4: unsigned short count;
5: register short k, l, x;
6:
7: for (count = 0; count < 10000; count++)
8: {
9: k = 0;
10: for (i = 0; i < 24; i++)
11: {
12: l = 0;
13 for (j = 0; j < 3; j++)
14: {
15: x = s[i][j];
16: d[k][l] = d[k + 1][l] = tab[x & 0360 >> 4];
17: d[k][l+1] = d[k + 1][l + 1] = tab[x & 017];
18: l += 2;
19: }
20: k += 2;
21: }
22: }
23: }
占用空间为4,693 字元，比组合语言大了五倍；速度为30秒，则慢了四倍多。这证明了组合语言的灵活性，在空时效率交换的技术运用下，可以选择最有利的条件。再看利用位置的方式，结果如何？
1: main()
2: {
3: unsigned char ss[24][3];
4: unsigned short dd[48][3];
5: int i, k, count;
6: register short d, j;
7: register unsigned char s;
8:
9: for (count = 0; count < 10000; count++)
10: {
11: k = 0;
12: for (i = 0; i < 24; i++)
13: {
14: for (j = 0; j < 3; j++)
15: {
16: s = ss[i][j];
17: d = 0;
18: if (s & 01)
19: d |= 03;
20: if (s & 02)
21: d |= 014;
22: if (s & 04)
23: d |= 060;
24: if (s & 010)
25: d |= 0300;
26: if (s & 020)
27: d |= 01400;
28: if (s & 040)
29: d |= 06000;
30: if (s & 0100)
31: d |= 030000;
32: if (s & 0200)
33: d |= 0140000;
34: dd[k + 1][j] = dd[k][j] = d;
35: }
36: k += 2;
37: }
38: }
39:}
占用的空间为 4,727字元，较组合语言大四倍，执行时间29秒，差不多是四倍的差异。这种采用高阶指令的方式，拉近了Ｃ与组合语言的距离。足证纵然使用组合语言，若不采用精简指令的技巧，其效率不彰。一般程式师很少在组合语言的技巧上下功夫, 以致不能认识组合语言的真面目。
三、BASIC
10: DIM wd24(23,2),WD48(47,5),table(255),mask(7)
20: r1=0
30: r2=0
40: REM 用测试点的方式，每字元分八次处理。
50: mask(0)=0
60: mask(1)=2
70: FOR i=2 TO 7
80: mask(i)=mask(i-1)*2
90: NEXT i
100: INPUT A$
110: FOR count=1 TO 10
120: K=0
130: FOR i=O TO 23
140: T=0
150: FOR j=0 TO 2
160: FOR m=0 TO 7
170: temp=table(wd24(i,j))
180: temp=temp AND mask(m)
190: IF temp=128 THEN r1=192 AND r1
200: IF temp=64 THEN r1=48 AND r1
210: IF temp=32 THEN r1=12 AND r1
220: IF temp=16 THEN r1=3 AND r1
230: IF temp=8 THEN r2=192 AND r2
240: IF temp=128 THEN r2=48 AND r2
250: IF temp=64 THEN r2=12 AND r2
260: IF temp=32 THEN r2=3 AND r2
270: NEXT m
280: wd48(K,T)=r1
290: wd48(K,T+1)=r2
300: wd48(K+1,T)=r1
310: wd48(K+1,T+1)=r2
320: T=T+2
330: NEXT j
340: K=K+2
350: NEXT i
360: NEXT count
370: PRINT "FINISHED"
380: END
本程式制作时间为10分钟，执行程式共占12,764字元，执行时间为23,000秒！
足证BASIC 不适用于点阵处理，由于上述的处理方法是以移位为主，因BASIC 没有专用的指令，所以非常不利。现在改用查表方法，再看如何。
10: REM 本程式将24*2４的点阵以查表方式转为48*48
20: rem 本程式用quickbasic version 4.00 microsoft inc.
30: dim wd24(23,2),wd48(47,2).table(255)
40: FOR K=1 TO 100
50: T=0
60: FOR I=0 TO 23
70: FOR J=0 TO 2
80: A=TABLE(WD24(I,J))
90: WD48(T,J)=A
100: WD48(T+1,J)=A
110: NEXT J
120: NEXT I
130: NEXT K
140: END
本程式所用对照表与一、同，执行程式占11,642字元，执行时间共计1,800 秒。
其他的改进方法当然还有，可是看来已接近极限。
四、PASCAL
PASCAL仅适用于查总表的方式，在我们没有发展出「制表法」以前，几乎要放弃这个试验。现在，且沿用组合语言所用的总表，看其效率如何吧！
1: PROGRAM PASTABLE;
2: VAR
3: SOURCE :PACKED ARRAY[1…24,1…3] OF -128…127;
4: OBJCT :ARRAY[1…48,1…3] OF INTEGER;
5: TABLE :ARRAY[0…255] OF INTEGER;
6: I,J,K,N:INTEGER;
7: BEGIN
8: FOR N:=1 TO 10000 DO
9: BEGIN
10: K:=O;
11: FOR I:=1 TO 24 DO
12: BEGIN
13: FOR J:=1 TO 3 DO
14: BEGIN
15: OBJCT[K,J]=TABLE[SOURCE[I,J];
16: OBJCT[K+1,J]=OBJCT[K,J]
17: END;
18: K:=K+2
19: END
20: END
21: end.
本程式制作需时10分钟，空间占11,650字元，执行时间为17秒，较BASIC 为佳。
显然 PASCAL 的效率较Ｃ及组合语言为差，但若不计总表，程式仅21条，差强人意。
五、FORTRAN
同样的，FORTRAN 也祇能用查表的方法，程式如下：
1: DIMENSION IT1(24,3(,IT2(48,6),IT3(256)
2: DO 40 II=1,10000
3: DO 30 I=1,24
4: M=I+I
5: DO 30 J=1,3
6: K=IT3(IT1(I,J))
7: IT2(M-1,J)=K
8: 30 IT2(M,J)=K
9: 40 CONTINUE
10: END
这段程式也是用查表的方式，制作时间７分钟，执行程式 9,959字元，比Ｃ稍大，执行速度也较慢，为20秒。另外，在 FORTRAN中也没有找到适合的位元控制指令，因此很难再加改进。
从上述的试验中，可以看出这几种语言的效率差异。不论用什么方法，组合语言明显地遥遥领先。
就制作时间而言，因为程式简单，看不出很大分别。事实上，组合语言的确比较复杂，祇是我们习惯成自然，有了经验，所以制作时显得轻松。
以下为上述测试的统计表：
┌────┬────┬────┬──────┬─────┬──────┐
│处理方式│程式语言│制作时间│ 程式空间 │执行速度 │ 备 注 │
│ │ │（分钟）│ （字元） │ （秒） │ │
├────┼────┼────┼──────┼─────┼──────┤
│点阵位移│组合语言│ 15 │ 970 │ 7.1 │ │
│ │c │ 10 │ 4,727 │ 29.0 │ │
│ │basic?│ 10 │ 12,764 │ 23,000.0 │ │
├────┼────┼────┼──────┼─────┼──────┤
│查小表法│组合语言│ 15 │ 949 │ 3.2 │边际效益最高│
│ │c │ 10 │ 4,693 │ 30.0 │ │
├────┼────┼────┼──────┼─────┼──────┤
│查总表法│组合语言│ 15 │ 1,441 │ 2.5 │速度效益最高│
│ │c │ 10 │ 4,575 │ 18.0 │ │
│ │pascal │ 10 │ 11,650 │ 17.0 │ │
│ │fortrcn │?7 │ 9,959 │ 20.0 │ │
│ │basic │ 10 │ 11,692 │ 1,800.0 │ │
└────┴────┴────┴──────┴─────┴──────┘ |
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