Python 可以比 C 还要快!

深度解析为什么 pypy 让 Python 比 C 还快! 大家好,我是启航。 之前发的原文讲的内容偏理论,干货比较少。我们可以再深入一点点,了解pypy的真相。 正式开始之前,多唠叨两句。我司发力多个赛道的游戏,其中包括某鱼类游戏Top2项目,拿过阿拉丁神灯奖的SLG卡牌小游戏项目和海外三消游戏。这些不同类型的游戏,后端大多是使用的是pypy。对于如何使用pypy,我有一点使用经验可以聊聊。话不多说,正式开始,本文包括下面几个部分: 语言分类 python的解释器实现 pypy为什么快 性能比较 性能优化方法 阅读详情

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「如果想让代码运行得更快,您应该使用 PyPy。」 - Python 之父 Guido van Rossum

对于研究人员来说,迅速把想法代码化并查看其是否行得通至关重要。Python 是能够实现这一目标的出色语言,它能够让人们专注于想法本身,而不必过度为代码格式等无聊的事情困扰。

但是,Python 有一个致命的缺点:速度比 C、C ++ 等语言慢很多。那么,构建一个 Python 原型测试想法之后,如何将其转变为快速且高性能的工具?通常来说,人们还要再进行一步工作:将 Python 代码手动转换为 C 语言的代码。但如果 Python 原型本身就可以运行得很快,那么转换代码的时间就可以做一些更有意义的事情。

而 PyPy,恰好可以解决这一问题。它能够让 Python 代码运行得比 C 还快。

import time
from termcolor import colored

start = time.time()
number = 0
for i in range(100000000):
    number += i

print(colored("FINISHED", "green"))
print(f"Ellapsed time: {time.time() - start} s")

为了证明 PyPy 的速度,使用默认的 Python 解释器和 PyPy 运行上述代码,执行一个从整数 0 加到 100,000,000 的循环, 然后打印出运行时间。运行结果如下:

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运行时间 Python vs PyPy

这不是学术意义上的评估,但该结果是令人惊叹的。与大约需要 10 秒钟的默认 Python 解释器相比,PyPy 仅用 0.22 秒就完成了执行。而且无需进行任何更改就可以直接将 Python 代码放到 PyPy 上。而同一台计算机上,等效的 C 语言实现需要 0.32 秒,PyPy 甚至击败了最快的 C 语言。

为什么 PyPy 这么快?

尽管代码完全相同,但代码的执行方式却大不相同。PyPy 提升速度的秘诀是「即时编译( just-in-time compilation)」,即 JIT 编译。

提前编译 

C、C ++、Swift、Haskell、Rust 等编程语言通常是提前编译(AOT 编译)的。这意味着用这些语言编写代码之后,编译器会将源代码转换成特定计算机架构可读的机器码。也就是说在执行程序时,执行的并不是原始源代码,而是机器码。

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提前编译把源代码转化为机器代码

解释语言 

与 C 语言等上述语言不同,Python、JavaScript、PHP 等语言采用另一种方法——解释语言。与将源代码转换为机器码相比,解释的过程中源代码是保持不变的。每次运行程序时,解释器都会逐行查看代码并运行。例如,每个 Web 浏览器都内置了 JavaScript 解释器。

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解释器逐行运行程序

即时编译

PyPy 是利用即时编译来执行 Python 代码的。即 PyPy 不同于解释器,它并不会逐行运行代码,而是在执行程序前先将部分代码编译成机器码。

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JIT 编译综合了提前编译和解释

如上图所示,而 PyPy 使用的 JIT 编译是解释和提前编译的结合,可以利用提前编译来提高性能,并提高解释型语言的灵活性和跨平台可用性。

原文链接:https://towardsdatascience.com/run-your-python-code-as-fast-as-c-4ae49935a826

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