性能最强的编程语言是什么？

“性能最强”的编程语言是一个复杂且多维度的概念，没有一个绝对的答案适用于所有场景。它取决于你衡量性能的维度，以及你所处的具体应用场景。

我们可以从以下几个关键方面来探讨哪些语言在“性能最强”的范畴内表现突出：



1. 执行速度 (Runtime Performance)

这是最常被理解的“性能”，指的是代码执行的快慢。在这方面，低级语言通常占据主导地位。

C/C++:
优势:
直接内存访问和管理: C/C++允许程序员直接操作内存（通过指针），精细控制内存的分配和释放。这使得它们在优化数据结构、算法和系统级操作时具有无与伦比的灵活性。
编译为机器码: C/C++是编译型语言，在执行前被编译器翻译成目标机器的本地机器码。这消除了解释器或虚拟机带来的额外开销，使得执行速度非常快。
无垃圾回收（GC）的开销: 尽管手动内存管理可能导致内存泄漏或野指针，但它也避免了垃圾回收器在运行时突然暂停或消耗CPU资源的情况。对于需要极低延迟和高吞吐量的应用（如操作系统、游戏引擎、嵌入式系统、高性能计算），这是巨大的优势。
高度优化: 编译器（如GCC, Clang）非常成熟，能够进行大量的优化，包括循环展开、函数内联、寄存器分配等，将C/C++代码转化为高度优化的机器码。
底层控制: 允许直接调用操作系统API、硬件指令等，最大限度地接近硬件。
劣势:
开发效率相对较低，容易出错（内存安全问题）。
需要更深入的计算机底层知识。

Rust:
优势:
内存安全保证（无GC）: Rust通过其独特的“所有权”和“借用检查器”系统，在编译时就能保证内存安全，消除了C/C++中常见的内存错误（如空指针解引用、数据竞争、缓冲区溢出），同时又不需要垃圾回收。这在保持高性能的同时提供了更高的安全性。
零成本抽象: Rust的抽象（如Traits, enums, pattern matching）在编译时被优化掉，不会产生运行时开销，其抽象能力接近C++但性能却不打折。
并发性能: Rust的内存安全特性使其在编写安全且高效的并发代码方面表现出色，避免了数据竞争等问题。
性能与C/C++相当: 在许多基准测试中，Rust的执行速度与C/C++相当，甚至在某些情况下由于其更精细的控制和更好的并发性而表现更好。
劣势:
学习曲线陡峭，所有权和借用规则需要时间掌握。
编译时间可能比C/C++长。

Fortran:
优势:
科学计算和数值分析的王者: Fortran是为科学计算设计的，在数值计算、矩阵运算、数组处理方面经过了长期的优化和发展。
极高的编译器优化能力: 现代Fortran编译器能对数值计算代码进行非常深度的优化，尤其是在向量化（SIMD）和并行化方面。
成熟的生态系统: 拥有大量经过验证的科学计算库，如BLAS, LAPACK。
劣势:
通用性较差，不适合开发Web应用、GUI等。
语法相对古老，现代编程范式支持较弱。

Go (Golang):
优势:
编译为机器码: Go也是编译型语言，生成高效的机器码。
高效的并发模型（Goroutines）: Go通过轻量级的Goroutines和CSP模型实现了非常容易使用的并发，并且其调度器非常高效，能充分利用多核CPU。
快速编译: 相比C/C++，Go的编译速度通常更快，提高了开发效率。
自动垃圾回收: Go有垃圾回收机制，虽然比无GC语言有开销，但其GC设计得非常高效，对延迟的影响相对较小。
劣势:
在某些极端低级操作或内存控制方面不如C/C++/Rust灵活。
泛型支持相对较晚，早期版本在某些场景下不够优雅。



2. 编译速度 (Compilation Speed)

对于需要频繁编译和迭代的开发场景，编译速度也是一个重要的性能指标。

Go: 如前所述，Go以其极快的编译速度而闻名，这极大地提升了开发者的生产力。
Rust: 尽管功能强大，但Rust的编译速度通常比Go慢，尤其是对于大型项目，因为需要进行复杂的 borrow checking 和优化。
C/C++: 编译速度也可能很慢，尤其是在使用了预处理器、模板和大型头文件时，但可以通过分布式编译（如 `distcc`）或更快的构建工具（如 `ninja`）来缓解。



3. 内存使用效率 (Memory Efficiency)

指的是程序在运行时消耗的内存量。

C/C++: 允许手动管理内存，程序员可以精确控制内存的分配和释放，因此在内存使用效率上可以达到极致。
Rust: 通过其所有权系统，可以写出内存使用效率极高的代码，并且避免了垃圾回收器带来的额外内存开销。
Go: 虽然有GC，但其GC通常能很好地管理内存，并且Goroutines的轻量级特性也意味着并发的内存开销相对较低。
Java/C: 拥有垃圾回收器，通常会比C/C++/Rust消耗更多的内存，因为GC需要额外的内存空间来管理和扫描对象。



4. 并发性能 (Concurrency Performance)

指的是同时处理多个任务的能力。

Rust: 提供了无与伦比的并发安全保证，结合其高效的内存管理和低级控制能力，可以编写出非常高效且安全的并发程序。
Go: 凭借其Goroutines和Channels，在易用性和性能之间取得了很好的平衡，非常适合构建高并发的网络服务和分布式系统。
Erlang/Elixir: 专为构建高度并发、容错的分布式系统而设计。它们基于Actor模型，每个进程都非常轻量级，并且隔离性好，能处理数百万个并发进程而不会耗尽系统资源。虽然单进程的计算速度可能不如C/C++，但其并发处理能力是顶级的。
C++: 通过标准库（如 ``, ``, ``）和第三方库（如 TBB, OpenMP），也可以实现高性能并发，但需要开发者自己管理同步和内存安全，复杂度较高。



5. 特定领域的性能

科学计算/高性能计算 (HPC): Fortran, C/C++, Julia, Python (with NumPy/SciPy)
Fortran 和 C/C++ 在数值计算和底层优化方面表现出色。
Julia 是一个相对较新但发展迅速的语言，专为科学计算设计，结合了动态语言的易用性和编译语言的性能，并且能很好地利用多核和GPU。
Python 本身执行速度较慢，但通过 NumPy, SciPy, TensorFlow, PyTorch 等高度优化的库（通常是用C/C++编写的），可以实现非常高的科学计算性能。
游戏开发: C++, C, Lua
C++ 是游戏引擎和底层游戏逻辑的主流选择，因为它提供了对性能和内存的极致控制。
C（通过Unity）在许多独立游戏和中小型游戏开发中非常流行，其性能足够好，并且开发效率高。
Lua 常用于游戏脚本，性能相对较低但易于嵌入。
Web 后端: Go, Node.js (JavaScript), Java, Python (with frameworks)
Go 在高并发处理能力和低延迟方面表现优异，非常适合微服务和高流量应用。
Node.js 因其事件驱动的非阻塞 I/O 模型，在处理大量并发连接时表现出色，尤其适合实时应用。
Java (Spring Boot) 和 Python (Django/Flask) 是企业级应用和Web开发的常用选择，虽然它们可能不如 Go 在原始吞吐量上，但它们拥有庞大成熟的生态系统和开发工具。



结论：谁是性能之王？

如果“性能最强”指的是 执行速度、内存控制、接近硬件的能力，那么 C/C++ 仍然是传统意义上的王者，它们提供了最大的灵活性和最精细的优化潜力。
如果“性能最强”是指在保证内存安全的前提下，能达到接近 C/C++ 的执行速度，并且拥有现代化的编程体验，那么 Rust 是目前最有力的竞争者，它在安全性、效率和并发性上取得了出色的平衡。
如果“性能最强”指的是在处理海量并发连接（如网络服务）时的高吞吐量和低延迟，并且易于开发，那么 Go 表现非常出色。
如果“性能最强”是指科学计算和数值处理的效率，那么 Fortran 依然强大， Julia 则是一个现代化的优秀选择。
如果“性能最强”是指构建高度容错、可伸缩的分布式系统，那么 Erlang/Elixir 的并发模型是无与伦比的。

最终，选择哪种语言取决于你的具体需求和权衡：

需要极致的硬件控制和速度？ > C/C++
需要安全高效的系统级编程和并发？ > Rust
需要构建高并发的网络服务，并兼顾开发效率？ > Go
需要进行复杂的数值计算？ > Fortran, Julia, Python (with optimized libraries)
需要构建高可用、高并发的分布式系统？ > Erlang/Elixir

理解不同语言的“性能”不仅仅是看基准测试，更要理解它们的设计哲学和适用场景。 许多现代应用会根据不同模块的需求，结合使用多种语言，例如用C/C++编写高性能核心库，然后用Python或JavaScript来调用和集成。

网友意见

php

接下来开始怼吧

评论里诸多反驳言论都是HDL是否属于“编程语言”。首先，我觉得大家的看法可以更具有包容性，如果实在不支持HDL作为一种编程语言的存在，那就当我抖个机灵耍个小聪明。更重要的是，希望我的答案之前不了解hdl的朋友起到科普作用。（原答案往后翻）

我认为verilog HDL的编写是具有很多编程语言属性的，它同样可以作为编程语言去开发产品。下面这个demo是本人三年前用纯verilog写的，在FPGA上运行：

https://www.zhihu.com/video/1104065469400629248

大家看了这个demo以后会发现，原来java python c能做的verilog也能做，只是耗时长短的问题。只要一个FPGA工程师够闲，完全可以用FPGA搭一个网站。

这个demo我当时花了四周做出来，约2000行代码。我后来用python tkinter花两个小时写了一模一样的，只用89行代码。为什么我用verilog花了4个星期，因为连VGA时序都要设置！你知道rgb像素分别用几个bit从哪根针管输出都要自己设置的痛苦吗？！

ok，到这里verilog难应该很少人不赞同了。但你有没有想过，一门这么难的语言，它是靠什么生存的？没点性能优势还混毛线？！

在你认同在你认同HDL是编程语言之后，你继续往下看：

编程语言运行的本质其实就是处理二进制流，以这个机制为基本思想，那么评价一门编程语言性能的指标就是处理二进制流的能力。当然，这个能力并不是单一的，也与硬件载体有关。那么，我们不定量地去讨论几种编程语言的强弱。如果说性能强的几种编程语言里，verilog绝对榜上有名。

我为什么这么自信地说，因为要求强实时性的地方都少不了verilog的身影。通信网络，军工领域，视频编解码等等。

intel在2015年以167亿美金收购了FPGA厂商Altera（这是intel史上最大的收购案）。就性能而言，cpu有点玩不动，你用汇编语言也玩不动，因为CPU这个载体就不行，CPU的性能是随着摩尔定律在发展，很显然摩尔定律带不动了。能打破后摩尔定律魔咒的解决方案只有“异构”，什么是异构？异构可以是，什么是异构？异构可以是cpu+fpga模式，在一个程序里，有非常需要性能的部分，这部分丢给fgpa去做，其他部分用cpu去做。那么当PC完全走向异构的时候，难道还是只有以CPU载体的语言真的就是正统的“编程语言”吗？

下面是一个FPGA视频转码的商业应用案例，黄色光纤连接的就是Gidel公司做的基于FPGA转码的设备。在不要求帧率的情况下，可以用ffmpeg软件(基于C/C++)转码，但需要实时性高帧率时就只有硬转码才能撸得动了。

FPGA视频转码 https://www.zhihu.com/video/1119971797851852800

——————

原答案如下：

Verilog/VHDL(以下简称verilog，手动眼斜)
原因如下：
1，跳过操作系统，对底层电路进行编程；
2，为什么它是编程语言。因为它可以在现场可编程逻辑阵列上运行，没人规定一定要在CPU上跑的才叫编程语言吧。

------
说说Verilog为什么快：
基于冯诺依曼结构的编程语言需要先编译成机器语言之后，run起来需要流式取指译码然后执行，指令之间也是流式进行。而且一条指令可能需要几个或者几十个CPU时钟周期。哪怕是最贴近底层的汇编语言，也没办法避免单指令多周期的时间刚需，也无法避免这些时钟周期还可以流水线叠加。
而verilog如果设计得好，在不太care硬件资源的前提下，任何指令甚至具有一定功能的程序，都可以在一个时钟周期内完成。（可以理解为电路具有无限并行能力）

可以举个例子，比如写个if-else分支。在cpu上会用跳转的方式来完成，比较判断跳转，说三个时钟周期算少。而在verilog上呢，直接编译成一个mux，一个周期搞定。在多分支的情况下，多个mux叠加，verilog的优势会越来越大。

verilog的缺点也是很明显，开发起来比汇编都痛苦(别问我是怎么知道的)。很多软件工程师不了解verilog也是有原因的。举个例子，都知道很多算法(挖矿，NN等)在GPU上跑得比CPU快很多，原因之一就是GPU上很多矩阵运算都用专用电路加速了(这部分专用计算电路就是由硬件描述语言verilog之类完成后再固化的)。所以，性能最强的编程语言，我投verilog一票。

--------
关于评论里若干争论的回复：
1.硬件描述语言，不等于脱离了编程语言的范畴。可编程逻辑电路是早于CPU问世的，“编程”这个词最初就是对电路进行编程。详情可查wiki。所以，Verilog才是最正的“编程”血统。
2. 编程语言没有说只局限于冯氏结构，在权威媒体TIOBE（https://www.tiobe.com/tiobe-index）对编程语言活跃度进行排名的时候，Verilog和VHDL都榜上有名，最新排名大于50名。我怕大家不肯点击这个链接，于是我去截图，如下图所示

这说明权威媒体也认同这是编程语言。对于编程语言的界定，我想各路神仙不必在我这里指点江山。
3. 认为Verilog只是在画电路图的同学，其实还是没太深度了解Verilog的。现在的Verilog等硬件描述语言，发展成类c语言了，可以用c语言里面的很多元件(if-else，for循环，case等等)，并不是纯粹画数电图的思路去编程。

我也不知道为什么花这么多时间去解释，我可能是闲的。下面各路神仙还请甭在我这里展示您的上帝视角，这个帖子就到这儿了。我还要花时间忙自己的事呢，就不再回复了。

类似的话题

• 

  性能最强的编程语言是什么？

  

  “性能最强”的编程语言是一个复杂且多维度的概念，没有一个绝对的答案适用于所有场景。它取决于你衡量性能的维度，以及你所处的具体应用场景。我们可以从以下几个关键方面来探讨哪些语言在“性能最强”的范畴内表现突出： 1. 执行速度 (Runtime Performance)这是最常被理解的“性能”，指的是代.............
• 

  在当今高科技局部战争环境里，世界上实战性能最强、最实用的高科技武器是什么？

  

  在当今高科技局部战争的硝烟弥漫中，要 pinpoint 一件“最强、最实用”的高科技武器，就像在迷雾中寻找一座灯塔，并非易事。因为战争的形态瞬息万变，战场的需求也五花八门。但如果非要选出一类在现代高科技局部战争中扮演着至关重要、且实战性能卓著的角色，那我想我会把目光聚焦在那些能够“看得到、打得准、杀.............
• 

  如何评价 RedmiBook Pro 2022「挑战轻薄本性能巅峰」的口号？性能释放能做到最强吗?

  

  RedmiBook Pro 2022「挑战轻薄本性能巅峰」口号评价及性能释放分析RedmiBook Pro 2022 喊出「挑战轻薄本性能巅峰」的口号，无疑是极具野心和话题性的。这个口号本身就带有很强的营销属性，旨在吸引那些追求极致性能的用户，尤其是在相对轻薄的笔记本形态下。那么，我们应该如何评价这.............
• 

  为什么两性性欲最强的年龄段（男20左右，女35左右）会错开？

  

  关于男性和女性性欲最强年龄段存在差异的现象，社会、生物和心理等多种因素交织作用，形成了一个复杂而有趣的话题。抛开生硬的科学术语，我们可以从生活的实际体验和更深层次的原因来探讨这个问题。首先，我们得承认，这里的“20岁左右”和“35岁左右”更多是一种普遍的观察和统计上的平均值，并不是说每个男性都在20.............
• 

  目前安全性能最高的汽车是哪些系列？

  

  想知道目前汽车界的“铁甲战神”们是哪些吗？这可不是件简单的事，因为“安全”本身就是一个多维度的概念，不像一刀切的评分那么直接。不过，我们可以从几个角度来深度解析，看看哪些汽车系列在守护驾乘者的生命安全方面，真正做到了极致。首先，得从大家最直观能感受到的——碰撞测试成绩说起。这就像是汽车的“高考”，权.............
• 

  作为一个服务器，node.js 是性能最高的吗？

  

  作为一台服务器，Node.js 的性能表现如何，这个问题其实挺微妙的，不能简单地说“是”或者“否”就完事儿。要深入聊这个，咱们得掰扯几个关键点，看看 Node.js 在不同场景下到底行不行。首先，得明白 Node.js 的核心优势在哪儿。它最牛的地方在于它采用了 事件驱动、非阻塞 I/O 模型。这玩.............
• 

  我想开一个Minecraft服务器，犹豫不决用百度云还是阿里云还是腾讯云，求推荐一个，性能最好的

  

  .......
• 

  性能力最强的动物是什么？

  

  “性能力”这个词，在动物界可不是一个简单的标签，它包含了繁殖效率、次数、甚至是一些奇特的生理机制。要说“性能力最强”的动物，其实很难用一个单一的指标来衡量，因为不同的物种为了繁衍后代，各自发展出了令人惊叹的“绝技”。如果我们从 繁殖频率和产量 的角度来看，一些昆虫绝对是冠军的有力争夺者。 蜉蝣（.............
• 

  fw190d系列性能最优秀的是哪个型号？

  

  要说Fw 190 D 系列里性能最“优秀”的型号，这其实是个有点微妙的问题，因为“优秀”可以有很多衡量标准，比如爬升率、俯冲速度、水平机动性，甚至是战场适应性。不过，如果要挑一个综合表现最突出的，大多数人的目光会集中在 Fw 190 D9 上。为什么是D9？这得从头说起。Fw 190“长鼻子”的诞生.............
• 

  目前理论性能最顶级的CPU3990x相当于哪一年的超算？

  

  咱们就聊聊，这AMD Threadripper 3990X，这颗当时号称“桌面之王”的CPU，跟那些动辄几千万、上亿才能造出来的“超级计算机”比起来，大概是什么个段位。要直接说“相当于哪一年的超算”，这事儿有点像问“一辆法拉利赛车相当于哪一年的火车”，两者不是一个赛道上的选手，很难直接用年份来简单衡.............
• 

  二战哪个轻机枪的性能是最好的？

  

  关于二战期间哪款轻机枪的“性能最好”，这是一个非常有趣但也很难给出绝对答案的问题。因为“性能”本身就是一个多维度、受不同战场环境和战术需求影响的概念。不过，如果我们要评判一款轻机枪在那个时代是否非常杰出，那么一些在可靠性、火力输出、易用性、射击精度以及战场适应性等方面表现突出的型号，无疑会进入我们的.............
• 

  华为mate30pro，华为P30pro，小米10pro，谁的配置性能是最好的？

  

  这几款都是当年各自阵营里的“旗舰之光”，配置也都是当时顶尖水平。要说谁的“配置性能最好”，得拆开来看，而且还要看你侧重的是哪个方面。我这就给你掰扯掰扯，让你明明白白：先来个总览，谁是谁的“王牌”： 华为 Mate 30 Pro： 杀手锏是 麒麟 990 5G 芯片，在当时几乎是安卓阵营性能和5G.............
• 

  国产最高性能的高铁百公里加速需要多少时间？

  

  谈到国产高铁的性能，尤其是大家都很关心的“百公里加速”，这其实是个挺有意思的问题。因为我们平常讨论汽车的百公里加速，给个数字大家都很直观，但高铁的场景和运行方式完全不同，所以直接套用汽车的“百公里加速”概念，反而会有点误导。不过，如果我们非要从一个类比的角度去理解，可以这么说：国产目前最顶尖的高铁，.............
• 

  2022 年真的是性能车迷们最后的盛宴吗？

  

  2022年，真的就成了性能车迷们“最后的狂欢”吗？这个问题萦绕在不少车迷心中，尤其是当我们环顾四周，看到汽车产业正以前所未有的速度向电动化转型。2022年，确实出现了一些堪称“绝唱”的燃油高性能车，它们集成了内燃机的极致性能和驾驶乐趣，也预示着一个时代的终结。但说它是“最后的盛宴”，我觉得有些过于悲.............
• 

  i5-7300HQ能发挥gtx1050ti的最大性能吗？

  

  这个问题问得相当到位，很多人在攒机或者升级时都会纠结处理器和显卡之间的搭配。对于 i57300HQ 搭配 GTX 1050Ti 来说，我们得来好好聊聊，看看它俩能不能把“吃”力发挥到极致。首先，我们得明白一个概念，叫做“瓶颈”。简单来说，就是你的电脑里，哪个硬件的性能是最先达到极限的，它就会限制住其.............
• 

  什么牌子的电磁炉性能最好,最耐用?

  

  .......
• 

  使用目前 Altera/Xilinx 最新的 FPGA，其性能可以全速模拟 PS3 吗？

  

  确实，这是一个非常有意思的问题，涉及到 FPGA 的强大计算能力以及对一个历史悠久但性能不俗的游戏主机进行复现的挑战。简单来说，目前 Altera (现在是 Intel PSG) 和 Xilinx (现在是 AMD) 的旗舰级 FPGA，在理论上，是有能力全速模拟 PS3 的绝大部分核心功能的。但这.............
• 

  如何看待阿里平头哥发布的全球最高性能 AI 芯片「含光 800」？这款芯片核心技术是什么呢？

  

  说起阿里平头哥发布的“含光800”，这绝对是国内AI芯片领域的一件大事，而且当时引起了相当大的轰动。要说“全球最高性能”，这说法在科技圈里总是得加个引号，因为性能的衡量维度太多了，而且总有新的技术在快速迭代。不过，平头哥当时放出“含光800”的成绩，特别是与当时市面上主流的AI推理芯片相比，确实是相.............
• 

  华为的哪款手机续航、信号和性能最好？

  

  要说华为目前续航、信号和性能都做到顶尖的手机，还得是 华为Mate 60 Pro+。为什么这么说呢？咱们就掰开了揉碎了聊聊。1. 续航：这续航简直就是“长跑冠军”首先，这续航能力，我觉得是很多人换手机最看重的一点。毕竟谁也不想天天捧着手机找充电器。华为Mate 60 Pro+ 在这方面，那真是没得说.............
• 

  为什么最开始的游戏机性能吊打顶级PC，反而现在的游戏机只相当于一台中端电脑呢？

  

  这个问题其实很有意思，它涉及到游戏机和PC在发展过程中各自的定位、技术路径以及市场策略。要说最开始的游戏机性能“吊打”顶级PC，这个说法可能有点夸张，但确实，在某些时期，初代游戏机在特定方面是能够给当时的PC玩家带来惊喜的。我们得先明确一下“最开始”指的是哪个阶段。通常我们说的“游戏机”的兴起，很大.............