PyPy?是怎么讓Python代碼運行得和C一樣快

這篇文章的內(nèi)容主要圍繞PyPy 是怎么讓Python代碼運行得和C一樣快進行講述，文章內(nèi)容清晰易懂，條理清晰，非常適合新手學習，值得大家去閱讀。感興趣的朋友可以跟隨小編一起閱讀吧。希望大家通過這篇文章有所收獲！

1. 引言

作為一名算法工程師，如何快速實現(xiàn)一個想法并驗證它是否有效對日常工作至關(guān)重要。Python 是一個出色的工具，可以很方便地實現(xiàn)這一點。它允許我們專注于想法本身，而不會被繁雜的代碼實現(xiàn)所困擾。

然而，小伙伴們一定都聽說過，Python腳本語言有一個致命缺點：相比比 C 或 C++ 等編譯語言Python運行慢得多。那么，在我們通過構(gòu)建 Python 快速實現(xiàn)了一個想法之后，現(xiàn)在我們想將它變成一個快速且高性能的工具，我們該怎么辦？通常情況下，我們最終會耗費大概兩倍的時間來將 Python 代碼手動轉(zhuǎn)換為 C/C++。

但是如果我們的 Python 代碼本身可以運行得更快，那不是很好嗎？那么如何實現(xiàn)呢？

幸運的是，我偶然發(fā)現(xiàn)了該問題的解決方案：PyPy，它是 Python運行時快速的替代品。

2. 舉個栗子

為了直觀對比 PyPy可以提升多少加速效果，我在以下示例中同時運行了默認的 Python 解釋器和 使用PyPy，

代碼如下：

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")

簡單來說，上述腳本在一個循環(huán)中將 0 到 100,000,000 之間的所有整數(shù)相加，并在完成時打印一條消息和整個代碼腳本運行時間。

對比結(jié)果如下：

盡管只是簡單的對比，但上述例子的加速效果仍然令人興奮。與大約需要 10 秒的默認 Python 解釋器相比，PyPy 僅在 0.22 秒后就完成了執(zhí)行！另外，請注意，我們可以直接將 Python 代碼提供給 PyPy，而無需對代碼做任何更改。

當我們將其與 C語言實現(xiàn)的版本進行比較時，結(jié)果會更加令人印象深刻。在我的電腦上，C 中的等效實現(xiàn)需要 0.32 秒。盡管在大多數(shù)情況下 C 總體上仍然是速度大師，但 PyPy 在某些情況下可以擊敗 C。

需要注意的是：

當我們的程序大部分運行時間都來自于調(diào)用非 python 庫(比如Cpython)時，PyPy 的效率會降低。但是，如果我們有一個緩慢的程序，大部分時間都花在執(zhí)行調(diào)用 Python庫相關(guān)代碼上時，那么 PyPy 可以極大地提升代碼的運行效率。

3. 刨根問底

如果你也是第一次遇到 PyPy，那么您可能會問自己"PyPy運行這么快的背后原理是啥？"
額。。。 回顧我們的實驗，我們運行完全相同的代碼，并且使用 PyPy 似乎可以免費獲得巨大的加速，黑科技哎。。。

其實盡管代碼完全相同，但兩種方式下的代碼的執(zhí)行方式卻大不相同。 PyPy 性能提升的秘訣在于即時編譯，簡稱 JIT 編譯。

3.1 提前編譯

C、C++ 以及 Swift、Haskell、Rust 等編程語言都是提前編譯的。這意味著，在我們用這些語言編寫了一些代碼之后，需要點擊一個build按鈕，編譯器就會將源代碼轉(zhuǎn)換為機器可讀的代碼，由一種特定的計算機架構(gòu)讀取。每當執(zhí)行程序時，您的原始源代碼早已不復存在。執(zhí)行的只是機器代碼。

3.2 語言可解釋性

Python、JavaScript、PHP 等類似開發(fā)語言采用不同的方法。它們都是可以被解釋的。與將源代碼轉(zhuǎn)換為機器代碼相比，源代碼保持不變。每次程序運行時，解釋器都會逐行“查看”代碼并為我們運行它。

對于 JavaScript，每個 Web 瀏覽器都內(nèi)置了一個解釋器。標準的 Python 解釋器稱為 CPython。但是，區(qū)分 Python 語言腳本和運行代碼的解釋器工具是非常重要的，那是因為我們可以擁有完全不同的工具，它們都具有運行 Python 代碼的能力。這就是 PyPy 發(fā)揮作用的地方。

3.3 即時編譯

PyPy 是利用即時編譯的 Python 的替代實現(xiàn)。背后的原理是 PyPy 開始時就像一個解釋器，直接從源文件運行我們的 Python 代碼。但是，PyPy 不是逐行運行代碼，而是在執(zhí)行它們之前將部分代碼編譯為機器代碼，可以說是及時。

從這個意義上說，JIT 編譯是解釋和提前編譯的結(jié)合。這樣，我們不僅獲得了提前編譯的性能提升，而且解釋性語言的靈活性和跨平臺可用性也保留了下來。

感謝你的閱讀，相信你對“PyPy 是怎么讓Python代碼運行得和C一樣快”這一問題有一定的了解，快去動手實踐吧，如果想了解更多相關(guān)知識點，可以關(guān)注億速云網(wǎng)站！小編會繼續(xù)為大家?guī)砀玫奈恼拢?/p>