上次跟大家分享了即將淘汰的編程語言，看來大家對于編程語言的好壞，都很有自己的見解啊。

但我們一直都說哈，每個語言都有自己的優(yōu)勢。

那今天我們再引入一個比較的概念——耗電量。

在手機快沒電時，管理軟件往往會提醒我們關(guān)掉某些耗電量高的應(yīng)用。

可見，除了硬件廠商外，軟件廠商也應(yīng)該重視能耗問題。（企業(yè)級需求?。?/span>

咱們今天就看一篇文章，在這篇文章中，研究者分析了一下各種編程語言的能耗對比。

當能耗也成為了一個重要指標，我們要怎么選擇編程語言？

2017 年，由 6 名葡萄牙研究者組成的團隊決定對這一問題進行調(diào)查并發(fā)表了一篇名為《Energy Efficiency Across Programming Languages》的論文。

他們用 27 種語言寫出了 10 個問題的解決方案（遵循同樣的算法），然后運行這些方案，記錄每種編程語言消耗的電量以及速度和內(nèi)存使用情況，得到的排序結(jié)果如下圖所示：

通過這項研究，他們得出了一些有意思的結(jié)論，比如運行速度快的語言未必能耗小。

在論文中，作者還根據(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。

具體而言，研究者使用了來自 Computer Language Benchmarks Game（一個用于比較性能的免費軟件項目，其中包含一組標準的算法問題和用于運行測試的框架）的 10 個問題，使得研究更有可比性和代表性。

運行各種基準測試非常重要，因為它們的結(jié)果會由于所執(zhí)行的測試而有所不同。

例如，總體而言，C 語言被認為是最快的，也是最節(jié)能的。

大家把C語言牛皮，打在公（評）屏（論）上（區(qū)）！

但是在涉及掃描 DNA 數(shù)據(jù)庫中特定基因序列的基準測試中，Rust 是最節(jié)能的，而 C 語言位居第三。

所以即使在同一測試中，最佳語言依然取決于你的標準。

研究者指出，他們嚴格遵守 CLBG 項目關(guān)于編譯器版本和最佳優(yōu)化標志的指導(dǎo)方針。

功耗的測量使用一個來自英特爾的工具——Running Average Power Limit，每個程序運行 10 遍。

作者表示：

為了增強一致性，所有測試都在一個運行 Linux Ubuntu Server 16.10（內(nèi)核版本 4.8.0-22-generic）的臺式機上運行。

這篇論文認真地研究了一個普遍的假設(shè)：速度越快的程序消耗的能源就越少。

研究者指出，其實，這并不像物理學(xué)定律 E(nergy) = T(ime) x P(ower) 那么簡單。

這是因為電力并不按照一定的速率進行消耗。

在其他研究者的一項研究中，一個 Chapel 程序的運行時間比另一個用 Pascal 寫的等價程序少 55%，但測量結(jié)果卻表明，那個 Pascal 程序所用的能量反而要少10%。

因此，盡管普遍認為程序運行速度更快時能耗會下降，但研究者明確指出：

這可能是一個很難回答的問題，因為功耗受到許多因素的影響（包括編譯器的質(zhì)量和使用的庫）。

但最終，研究人員總結(jié)出，無論是編譯型語言、解釋型語言還是虛擬機，其實大部分能量（平均 88% 左右）是由 CPU 消耗的。

在對實驗結(jié)果分析研究之后，研究者還得出結(jié)論：

該研究為一個長期存在的問題提供了答案：「速度更快就更環(huán)保嗎？」

在按照執(zhí)行時間進行排序時，的確是這樣，前 5 種最節(jié)能的語言依然排在前 5 名，而且在能量和時間值方面的差距很小。

實際上，在 10 個基準問題測試中，有 9 個得分最高者（速度和能源效率兩方面）是速度最快和能源效率最高的三種語言之一，這并沒有讓研究者感到驚訝。

眾所周知，就像研究中的數(shù)據(jù)所顯示的一樣，C、C++ 和 Rust 這三種排名最靠前的語言都經(jīng)過了大量優(yōu)化，在執(zhí)行性能上都比較高效。

但是按照運行時間對其他 24 種語言進行排名時，情況就不一樣了。

只有 4 種語言保持相同的能耗和時間排名（OCaml、Haskel、Racket 和 Python），而其余語言則徹底散開。

即使在單項基準測試中，也存在速度快但不節(jié)能的語言。

編譯型語言似乎是最節(jié)能和運行最快的語言，作者甚至可以在論文中用數(shù)字量化這種差異。

平均而言，編譯語言需要花費 120J 能量來運行解決方案，而虛擬機和解釋型語言要分別花費 576J 和 2365J。

在比較執(zhí)行時間時，研究者也采用了相同的精度，得出的結(jié)論是：

兩項排名中的前 4 名均為編譯型語言（有一個例外，Java 語言）。

5 種最慢的語言都是解釋型語言：

5 種能耗最多的語言也都是解釋型語言：

但同時，在使用正則表達式操作字符串時，5 種最節(jié)能的語言中有三種（TypeScript、JavaScript 和 PHP）是解釋型語言。

但是在其他情況下，它們往往不是很節(jié)能。

編譯型語言在占用內(nèi)存最少的排名中也占據(jù)了前 5 名。

研究者稱：

具體來說，有 4 種解釋型語言在這項排名中墊底，這意味著它們消耗了最多的內(nèi)存空間。

實際上，當比較不同范式時，命令式編程通常排在首位。

與面向?qū)ο蟆⒑瘮?shù)式以及腳本范式的基準程序相比，命令式編程的基準程序平均使用的能源少得多，運行速度也更快。

但是有很多因素需要考慮。

研究者稱

但是，其中哪一個因素最重要取決于你自己的需求情況（例如，后臺任務(wù)并不總是需要最快的運行時間）。

某些應(yīng)用程序需要同時考慮兩個因素，如能耗和執(zhí)行時間。

研究者稱：

總結(jié)一下：

不同的模式，考察角度不一樣，得出的結(jié)論也會有差距，一門語言好不好還是要根據(jù)自己的業(yè)務(wù)實際需求去判斷。

但是，C語言就是最厲害的！