1.1 不同編程語言的實現(xiàn)

首先，采用三種常用的編程語言：Python、Java和C語言來實現(xiàn)矩陣乘法程序。為了突出性能優(yōu)化效果，這里采用了最簡單易讀的代碼實現(xiàn)，源代碼參見代碼1.1～代碼1.3。

1.Python語言實現(xiàn)

矩陣乘法的Python語言實現(xiàn)如代碼1.1所示。

2.Java語言實現(xiàn)

矩陣乘法的Java語言實現(xiàn)如代碼1.2所示。

3.C語言實現(xiàn)

矩陣乘法的C語言實現(xiàn)如代碼1.3所示。

為了后續(xù)實驗對比的一致性，我們統(tǒng)一采用Intel ICX編譯器對C語言版本的矩陣乘法進行編譯。不同的編譯器可能在具體實現(xiàn)上采取不同的編譯優(yōu)化手段，這些編譯優(yōu)化的手段會不同程度地影響程序在真實硬件上的運行性能。運行結果如表1.2所示。

根據(jù)實驗結果，Python語言實現(xiàn)的運行性能遠低于Java語言和C語言的實現(xiàn)。這是由于Python語言實現(xiàn)是通過Python解釋器進行動態(tài)解釋運行的。在執(zhí)行Python程序時，需要不斷地在解釋器中對Python語句進行解釋并進行相關對象的構造與銷毀，同時需要對解釋器的狀態(tài)進行動態(tài)更新，這就導致Python語言在實際執(zhí)行一條語句時比另外兩種語言更為耗時。

Java語言實現(xiàn)會先利用javac編譯器將源程序編譯為Java字節(jié)碼（bytecode），然后在Java程序?qū)嶋H運行時利用Java虛擬機（Java Virtual Machine，JVM）對編譯好的字節(jié)碼文件進行解釋或者即時（Just-In-Time，JIT）編譯成機器碼執(zhí)行。C語言實現(xiàn)則更加簡單直接，會由編譯器直接編譯成機器碼執(zhí)行。

通常來說，編譯型的C語言實現(xiàn)要快于混合了解釋和編譯的Java語言實現(xiàn)。然而，Java虛擬機會對Java程序做許多運行時優(yōu)化，比如將熱點代碼即時編譯成本地機器碼，以減少解釋執(zhí)行的開銷。所以，在C語言編譯器禁用優(yōu)化時（如，編譯時使用了-O0選項），Java語言實現(xiàn)可能比C語言實現(xiàn)要快。為了簡單起見，下面不考慮運行時優(yōu)化，繼續(xù)采用C語言的實現(xiàn)進行優(yōu)化。