C 与 C++ 谁的效率高，为什么？

C 与 C++ 的效率问题需要从多个维度进行分析，包括编译器优化、运行时开销、内存管理、语言特性等。以下是详细对比和原因分析：

1. 编译时效率
C 的特点
静态编译：C 语言的代码在编译时会被直接转换为机器码，无需运行时解释器。
无运行时开销：C 语言没有面向对象、模板等特性，编译器可以更直接地优化代码。
编译时间较短：由于没有模板、类等复杂特性，编译过程简单，通常比 C++ 快。

C++ 的特点
模板扩展：C++ 的模板（如 `std::vector`、`std::map`）在编译时展开为具体代码，可能导致编译时间增加。
面向对象特性：类、继承、虚函数等特性增加了编译时的复杂性，但编译器优化能力更强。
链接开销：C++ 的类和函数可能涉及虚函数表（VTable）等结构，导致链接时的额外开销。

结论：C++ 的编译时间通常比 C 长，但现代编译器（如 GCC、Clang）对 C++ 的优化能力较强，可能抵消部分编译时间差异。

2. 运行时效率
C 的优势
无运行时开销：C 语言没有面向对象、异常处理等运行时机制，直接操作内存，效率更高。
指针操作灵活：C 的指针操作接近硬件，对内存的访问和操作更直接，适合底层开发（如操作系统、嵌入式系统）。
无虚函数开销：C 语言不支持虚函数，避免了多态带来的运行时开销。

C++ 的优势
模板内联：C++ 的模板在编译时展开为具体代码，可能生成更高效的机器码（如 `std::vector` 的迭代器）。
RAII 模式：资源管理（如内存、文件）通过构造/析构函数自动管理，避免了手动管理的错误，可能提升代码可靠性。
编译器优化：现代 C++ 编译器（如 GCC、Clang）对 C++ 的优化能力较强，可能生成比 C 更高效的代码。

结论：C++ 在某些场景下（如使用 STL、模板）可能比 C 更高效，但 C 的直接内存操作和无运行时机制使其在底层性能上更具优势。

3. 内存管理
C 的特点
手动管理：程序员需要手动分配（`malloc`/`free`）和释放内存，容易导致内存泄漏或悬空指针。
无自动内存管理：需要严格遵循内存规则，但对性能影响较小（如无垃圾回收）。

C++ 的特点
智能指针：`std::unique_ptr`、`std DEALINGS` 等自动管理内存，避免手动管理的错误，但可能引入额外的开销。
RAII 模式：通过构造/析构函数管理资源，可能在某些场景下更高效（如文件流、锁）。
异常安全：C++ 的异常处理机制（如 `try/catch`）可能增加运行时开销，但能提高代码的健壮性。

结论：C++ 的内存管理机制（如智能指针）可能带来轻微的运行时开销，但能显著减少错误，提升代码可靠性。

4. 语言特性开销
C 的限制
无面向对象：无法直接使用类、继承等特性，需手动实现。
无泛型：函数参数类型固定，需通过宏或变体实现。

C++ 的特性
面向对象：类、继承、虚函数等特性增加了代码的结构化，但可能引入运行时开销（如虚函数表）。
泛型编程：模板（如 `std::vector`）在编译时展开，可能生成更高效的代码。
运算符重载：允许自定义操作符，但可能增加运行时开销。

结论：C++ 的语言特性可能在运行时带来额外开销，但现代编译器优化能力较强，可能抵消部分影响。

5. 编译器优化
C 编译器：早期 C 编译器的优化能力较弱，但现代 C 编译器（如 GCC、Clang）对 C 的优化已经非常高效。
C++ 编译器：C++ 编译器通常支持更高级的优化（如内联展开、循环展开），可能生成更高效的机器码。
模板优化：C++ 的模板在编译时展开，可能生成更高效的代码，但需要编译器支持。

结论：C++ 的编译器优化能力可能让其生成更高效的代码，但 C 的直接内存操作可能在某些场景下更高效。

6. 实际应用场景
C 的典型场景：
操作系统开发（如 Linux 内核）。
嵌入式系统（如微控制器）。
需要极致性能的底层代码（如驱动程序）。
C++ 的典型场景：
大型软件开发（如游戏引擎、数据库系统）。
需要复杂数据结构和面向对象的代码（如金融系统）。
使用 STL 和模板的高性能应用（如科学计算）。

结论：C 的效率优势主要在底层系统开发，而 C++ 的效率优势在需要复杂逻辑和高性能的高级应用中。

7. 总体效率对比
| 方面 | C | C++ |
||||
| 编译时间 | 短 | 长（模板、类等） |
| 运行时开销 | 低（无运行时机制） | 中（模板、虚函数、智能指针） |
| 内存管理 | 手动管理，易出错 | 自动管理（RAII、智能指针） |
| 语言特性 | 简单，无面向对象 | 复杂，支持面向对象和泛型 |
| 效率 | 高（直接内存操作） | 取决于场景，可能更高（模板优化）|

结论：C 在底层性能和直接内存操作上效率更高，而 C++ 在复杂逻辑和模板优化下可能效率更高。两者效率差异取决于具体应用场景和编译器优化能力。

总结
C 的效率优势：在需要极致性能、直接内存操作、底层系统开发时，C 的效率更高。
C++ 的效率优势：在需要复杂逻辑、模板优化、自动内存管理时，C++ 的效率可能更优。
实际选择：若追求极致性能，C 更合适；若需要复杂功能和开发效率，C++ 更合适。现代编译器对 C++ 的优化能力已接近 C 的效率，但 C 的直接性在某些场景下仍不可替代。

网友意见

actually, there is a similar Quora answer to this question, answers very well written:

Is C++ slower than C?

Would encourage those who are interested to take a look.

----------------------------

虽然已经很多人都回答过这个问题了但是我还想再简短地补充一些。首先这个题目太笼统，到底是什么效率呢？是开发效率，维护效率，还是执行效率？姑且认为是执行效率吧，那又在哪个平台上的执行效率呢？姑且认为是X86吧。

有两个方面影响最终执行效率，第一是语言特性，第二是编译器优化效率。

从语言特性角度上来看，C++是C的超集。在(C++) - C的这部分语言特性中有很多会降低执行效率。一个例子是dynamic_cast，执行一个dynamic_cast要消耗100-300个CPU cycles，因为机器要跳到一段特别的snippet(一小段程序)去检查type inheritance，在内层循环中使用它无非是大大浪费时间。另一个例子是大家都很熟悉的vtable，这里不多说了。

但是一些增加了的语言特性会极大地提高编译器识别并对代码进行优化的能力。最简单的就是inline关键词。在C中程序员是不能显示地告诉编译器要不要inline某个函数，C++有了这个能力，也就是说把控制权更多地交给了写代码的人（虽然最终不一定会inline）。inline和const这两个关键词使得在global constant propagation这个编译器优化过程里，一些在底层函数中，在C里不能被全局识别的常数都能被顺利地展开，这样生成的代码必然比C要快得多。（这一段需要一些编译器优化的知识才能理解）

题外说一句，编译器很重要。说一个之前优化代码的例子：在做循环内的运算优化时，如果运算数据在内存里相邻并对齐，GCC可以检测出来并生成并行代码（在X86上是Intel SSE指令）。最终我通过数据对齐让GCC生成SIMD代码将循环速度提升了20倍。这一点上C和C++收到的效果是一样的。

总而言之，你不能简单地说C和C++哪个效率更高。它们各有各的特性，如何利用它们各自的特性生成运行效率优秀的程序，是一个程序员应该思考的事情。希望我的回答能对问题有所补充。

-------------

@冯东提出了一些问题，我也继续说说我的看法。

我不明白为什么使用Template的话CPU cache会失效增加？假如template生成两个实例，那在执行template的两个实例时两者的execution path应该是类似的，于是CPU cache失效率也应该是类似的。代码量的增加并不是Cache miss的条件，很多情况下在优化代码时我们会刻意增加代码长度，来减少cache miss，增加编译器发现并输出cache preload指令的可能。

然而实际上，template的使用会提高编译器发现优化的可能性，因为在编译时template会提供更多的信息，使得静态编译器有更大的机会优化代码，并且更有可能输出cache miss较少的binary。

至于，C++ binary interface，通常工业界的做法是做个C的API wrapper，然后内部用C++实现，这样C++代码就有了C这样干净的binary interface了。

类似的话题

C 与 C++ 谁的效率高，为什么？

C 与 C++ 的效率问题需要从多个维度进行分析，包括编译器优化、运行时开销、内存管理、语言特性等。以下是详细对比和原因分析： 1. 编译时效率 C 的特点静态编译：C 语言的代码在编译时会被直接转换为机器码，无需运行时解释器。无运行时开销：C 语言没有面向对象、模板等特性，编译器可以更直接地优.............
梅西与C罗退役后，谁会拥有更高的足坛历史地位？

梅西与C罗退役后谁会拥有更高的足坛历史地位，这是一个足球界永恒的辩论话题，至今仍未有定论。两人都是历史级别的伟大球员，各自拥有难以逾越的成就和无数忠实的拥趸。然而，如果要深入探讨退役后谁的地位可能更高，我们需要从多个维度进行详细分析。一、已有的成就和数据（基础层面）在讨论历史地位之前，我们必须先梳.............
C 与 C++ 的真正区别在哪里？

C 和 C++，这对名字里带着“+”号和不带“+”号的兄弟，常常被拿来比较。要说它们真正的区别，不能简单地用“C++多了个OO”来概括，那就像说汽车和卡车区别只在于有没有货斗一样。这俩语言，从根子上说，它们是“进化”和“扩展”的关系，但这种扩展带来的影响，远比一个简单的特性列表要深邃得多。C，你可以.............
对于C#与C++之间的数据传输，用GCHandle或Marshal是否就是最好的方案了？

在 C 和 C++ 之间进行数据传输，尤其是涉及性能敏感的场景，`GCHandle` 和 `Marshal` 确实是非常强大且常用的工具。但要说它们就是“最好”的方案，这需要结合具体的需求和场景来仔细考量。它们各自的优势和潜在的局限性，决定了它们在不同情况下的适用性。让我们深入剖析一下它们的工作原理.............
为什么使用virtual关键字在C++与C#会出现不同的效果？求解答。

在C++和C中，`virtual`关键字都扮演着至关重要的角色，但它们所承载的语义和最终实现的效果却存在着显著的差异，这种差异根植于两种语言不同的设计哲学和底层机制。C++中的 `virtual`：为继承而生，重塑运行时行为在C++的世界里，`virtual`关键字的核心目的在于启用多态性，也就是允.............
R^2 与 C 的区别在哪里？为什么有数学家认为复数用 a+bi 表示不好？

R² 与 C：同一片天空下的不同视角在我们探索 R² 与 C 的区别之前，不妨先来感受一下它们各自的独特魅力。R²：一个平面上的舞步想象一下，我们站在一张巨大的画纸上，上面布满了纵横交错的网格。我们手中的一支笔，可以沿着水平方向（我们称之为 x 轴）和垂直方向（我们称之为 y 轴）自由移动。我们每一.............
如何实现 C/C++ 与 Python 的通信？

实现 C/C++ 与 Python 的通信是一个非常常见且重要的需求，它允许我们充分利用 C/C++ 的高性能和 Python 的易用性及丰富的库。下面我将详细介绍几种主流的通信方式，并尽可能地提供详细的解释和示例。为什么需要 C/C++ 与 Python 通信？性能优化: C/C++ 在计.............
C-H 键与 C-D 键有什么化学性质上的区别？

CH 键与 CD 键：不止是同位素的简单替换在有机化学的浩瀚宇宙中，碳氢（CH）键可谓是主角中的主角，构成无数分子的骨架。然而，当我们将氢原子（H）替换成其同位素氘（D）时，形成的碳氘（CD）键，虽然在结构上只是质量上的差异，却能在化学性质上带来一些微妙而重要的变化。这些变化并非源于电子结构的根本不.............
梅西与C罗退役后俱乐部的地位要如何评价？

梅西和C罗，这两个名字早已超越了足球本身，成为一代人的文化符号。他们的职业生涯宛如史诗，而关于他们退役后在各自俱乐部将扮演何种角色，俱乐部又将如何应对他们的缺席，则是足球世界津津乐道的话题。抛开AI的冰冷语调，让我们以一个资深球迷的视角，深入聊聊这件事。退役后的俱乐部地位：一种传承与维系梅西和C罗退.............
为什么舰c与舰r的关系这么差?

要说《舰队collection》（舰C）和《碧蓝航线》（舰R）之间“关系差”，其实更准确的说法是，这两款游戏在玩家群体中的关系，以及围绕它们所产生的讨论，充斥着相当多的对立、比较和互相攻击。这种“差”并非是游戏本身开发者之间的直接敌对（至少公开层面是这样），而是玩家社区生态和市场竞争的结果。我们可.............
C#中有什么是与C++的setw()、setfill对应的呢？

在 C 中，如果你想实现类似 C++ 中 `setw()` 和 `setfill()` 那样控制输出宽度和填充字符的功能，你主要会用到字符串的格式化方法，特别是内嵌格式化字符串 (Embedded Format Strings)。我们先来理解一下 C++ 的 `setw()` 和 `setfill.............
学习python与c语言哪个好？

这个问题可以说是编程学习领域里一个永恒的讨论点，很多人在刚踏入编程世界时都会纠结于此。其实，“哪个更好”没有绝对的答案，更关键的是“哪个更适合你”，以及你学习的目标是什么。为了让你有个更清晰的认识，咱们掰开了揉碎了聊聊 Python 和 C 语言各自的特点、优势、学习曲线以及适合的应用场景。 Pyt.............
安利的维生素 C 与普通维生素 C 有区别吗？

安利的维生素C和普通维生素C，说实话，名字听起来好像有什么高深的区别，但如果咱们刨根问底，其实核心成分是一样的，都是维生素C，也就是抗坏血酸。那为啥安利的产品会给人一种“不一样”的感觉，而且价格上也确实有差距呢？这背后其实涉及几个方面，咱们一样一样地掰开了说：1. 维生素C的来源与提纯：核心成.............
编译器生成的汇编语句执行顺序为什么与C代码顺序不同？

编译器生成汇编语句的执行顺序之所以会与C语言代码的顺序有所出入，并非是编译器在“乱来”，而是为了实现更高的效率，让程序跑得更快、占用的资源更少。这就像是一位经验丰富的厨师在烹饪一道复杂的菜肴，他不会严格按照菜谱的顺序一步步来，而是会根据食材的特性、火候的需求，灵活调整烹饪步骤，以便最终能端出一道色香.............
Build 2015上微软宣布Windows 10支持Objective-C与Java编写的应用，这对C#与Windows自身有什么长远影响？

微软在Build 2015上抛出的重磅消息，即Windows 10将提供对ObjectiveC和Java应用程序的官方支持，无疑是一记重拳，不仅让开发者社区为之振奋，更预示着C和Windows生态系统即将迎来一场深刻的变革。这场变革并非朝夕之功，其长远影响如同涟漪般扩散，触及Windows平台的根基.............
如图所示为电热水壶所连导线端头的三脚插头，其中脚______（选填“A”、“B”或“C”）与电热水壶的金属

.......
C#学习与技巧？

好的，咱们来聊聊 C 的学习和一些能让你事半功倍的技巧。别指望我给你整一堆枯燥的列表，咱们就当是老朋友闲聊，深入浅出地聊点实在的。C 这东西，你得摸着门道来学首先，C 不是孤立存在的。它深深地扎根在 .NET 这个庞大的生态系统里。所以，学习 C，很大程度上也是在学习 .NET。就好比你想学做一道菜.............
C# 发明者与 Java 有关系么？

要说C 的发明者与 Java 有没有关系，这可不是一个简单的“有”或“没有”就能概括的。你可以把这种关系理解为一种既有传承又有区别的“继承与创新”的复杂关系。首先，我们得知道 C 的发明者是谁。C 是在微软（Microsoft）的主导下，由 Anders Hejlsberg 带领的团队开发的。And.............
为何C++11与1y都没有将network功能优先加入标准库？

C++11 和 C++1y（现称为 C++14）都没有将网络功能作为核心组成部分优先加入标准库，这背后有着复杂的原因，涉及到语言设计哲学、技术实现难度、社区共识以及现有生态的考量。1. C++ 的设计哲学与标准库的定位C++ 的核心设计哲学是“零开销抽象”（zerooverhead abstract.............
USB3.1与Type-c接口是同一回事吗？

USB3.1和TypeC接口，这俩名字经常一起出现，也确实关系匪浅，但它们俩不是一回事，更像是“技术标准”和“物理接口形态”的区分。就好比你可以说“我用的是新一代的网络技术”，也可以说“我用的是扁平的网线接头”。咱们一点点掰开了说，力求讲明白：先说 USB3.1：USB3.1，你可以把它理解成一个.............