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摘要：提到編程語言，人們第一時間想到的無非是哪個編程語言簡單易學(xué)，亦或是最掙錢等。但是編程語言功耗問題卻被很多人忽視。盡管每個基準(zhǔn)測試中最節(jié)能的語言幾乎總是最快，沒有哪一種語言是經(jīng)久不衰，可以永遠(yuǎn)好過其他編程語言的。
提到編程語言，人們第一時間想到的無非是：哪個編程語言簡單易學(xué)，亦或是最掙錢等。但是編程語言功耗問題卻被很多人忽視。那么作為程序員的我們?nèi)绾芜x擇編程語言，使其以低能耗高功效地工作呢？
對于以上問題，葡萄牙大學(xué)的研究人員于2017年發(fā)表了一篇研究論文《Energy Efficiency across Programming Languages》，對 27 種知名軟件語言的運行速度、內(nèi)存使用和能耗進行了研究，結(jié)果表明 C 語言依舊寶刀未老，憑借其精確的內(nèi)存管理，輕量的設(shè)計模式，榮獲“最環(huán)?！钡木幊陶Z言的稱號。
據(jù)悉，研究人員基于 Computer Language Benchmarks Game標(biāo)準(zhǔn)對每種語言使用十個編程問題來進行調(diào)查，幫助研究人員獲得更具有可比性、代表性和廣泛性的程序，以及編譯/執(zhí)行選項和編譯器版本。Computer Language Benchmarks GameComputer 是一個用于比較性能的免費軟件項目，其中包含一組標(biāo)準(zhǔn)的算法問題和用于運行測試的框架。
此外，研究人員表示運行各種基準(zhǔn)測試非常重要，因為它們的結(jié)果會由于所執(zhí)行的測試而有所不同。即使在同一測試中，「最佳」語言也取決于測試者的標(biāo)準(zhǔn)是什么。
盡管人們普遍認(rèn)為程序運行速度更快時能源消耗會隨之降低，但論文中明確指出“更快的語言并不總是最節(jié)能的”，強調(diào)這并不像 E(nergy) = T(ime) x P(ower) 的物理定律那么簡單。
比如在他們的一項基準(zhǔn)測試中，Chapel 程序的執(zhí)行時間比用 Pascal 編寫的等效程序少 55%——但 Pascal 程序使用的能量少 10%。
在人們傳統(tǒng)印象中，編譯語言“往往”是最節(jié)能、運行速度最快的。對此研究人員用數(shù)字來量化這種差異，結(jié)果表明，編譯語言僅需要花費 120焦耳能量來運行解決方案，而虛擬機和解釋型語言要分別花費 576焦耳 和 2365 焦耳。
而在比較執(zhí)行時間時，研究者也采用了相同的精度，就平均而言，編譯語言花費 5103 毫秒，虛擬機語言花費 20623 毫秒，解釋型語言花費 87614 毫秒。除此之外，編譯語言在內(nèi)存占用方面，也穩(wěn)居前5。
此外研究人員還根據(jù)編程語言的執(zhí)行類型（編譯、虛擬機或解釋）和編程范式（命令式、函數(shù)式、面向?qū)ο蠛湍_本）對結(jié)果進行了分析。
5 種最慢的語言都是解釋型語言：Lua、Python、Perl、Ruby 和 Type。5 種能耗最多的語言也都是解釋型語言：Perl、Python、Ruby、JRuby 和 Lua。。但在使用正則表達(dá)式操作字符串時，5 種最節(jié)能的語言中有三種解釋型語言，分別是 TypeScript、JavaScript 和 PHP。
根據(jù)上圖顯示，如果基于能耗和執(zhí)行時間兩個基準(zhǔn)來看， C 語言是最佳的解決方案。如果用戶想在節(jié)省內(nèi)存的同時還能更快地執(zhí)行，那么 C 語言、Pascal 和 Go 語言是不錯的選擇。總的來說，如果用戶只是想在使用更少內(nèi)存的同時節(jié)省能源，那么最好的選擇是 C 語言或 Pascal。
最后研究人員總結(jié)道：“如果你正在尋找一種最好的編程語言，這個問題沒有最終答案。盡管每個基準(zhǔn)測試中最節(jié)能的語言幾乎總是最快，沒有哪一種語言是經(jīng)久不衰，可以永遠(yuǎn)好過其他編程語言的。
參考鏈接：
- https://thenewstack.io/which-programming-languages-use-the-least-electricity/
- https://hackaday.com/2021/11/18/c-is-the-greenest-programming-language/
論文鏈接：
- https://greenlab.di.uminho.pt/wp-content/uploads/2017/10/sleFinal.pdf?utm_source=thenewstack&utm_medium=website&utm_campaign=platform
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