为什么我的Python版本比Perl版本慢？

Question

我用Perl已经超过10年了，但一个朋友让我试试Python，并告诉我Python比Perl快很多。于是我决定尝试一下，把我用Perl写的一个应用程序移植到Python上，结果发现它运行得慢了大约3倍。起初，我的朋友说我肯定是做错了，所以我不断重写和优化代码，直到我觉得没有什么可以再改的了……结果还是慢得多。于是我做了一个简单的测试：

i = 0
j = 0

while (i < 100000000):
    i = i + 1
    j = j + 1

print j

$ time python python.py
100000000

实际时间 0m48.100s
用户时间 0m45.633s
系统时间 0m0.043s

my $i = 0;
my $j = 0;

while ($i < 100000000) {
    ++$i; # also tested $i = $i + 1 to be fair, same result
    ++$j;
}

print $j;

$ time perl perl.pl
100000000

实际时间 0m24.757s
用户时间 0m22.341s
系统时间 0m0.029s

结果显示Python的速度几乎是Perl的两倍慢，这似乎和我看到的基准测试结果不太一致……难道是我的安装有问题，还是说Python真的比Perl慢这么多？

Answer 1

如果你用对了Python的语法，Python运行得非常快。人们通常把这种写法称为“pythonic”。

如果你把代码调整成下面这样，它的运行速度至少会快一倍（在我的电脑上是这样的）：

j = 0
for i in range(10000000):
    j = j + 1
print j

每次你在Python中使用while循环时，应该考虑一下是否可以用“for X in range()”来代替。

Answer 2

这些微基准测试有时候真让人觉得有点搞笑！

比如说，在Python和Perl中，换成用for循环就能让速度大幅提升。如果原来的Perl例子用for的话，速度会快一倍：

my $j = 0;

for my $i (1..100000000) {
    ++$j;
}

print $j;

而且我还可以通过这个方法再快一点：

++$j for 1..100000000;
print $j;

更搞笑的是，我们可以把时间缩短到1秒钟！;-)

print {STDOUT} (1..10000000)[-1];

/I3az/

参考: 使用的是Perl 5.10.1。

Answer 3

这里有一些关于代码性能的讨论：

• 我在我的电脑上运行的原始代码需要34秒。

• 使用一个 for 循环（参考 FlorianH的回答）和 += 以及 xrange() 的话，只需要21秒。

• 把整个代码放进一个函数里，时间减少到9秒！
  这比Perl快多了（我电脑上Perl需要15秒）！
  解释一下： Python的局部变量比全局变量快得多。
  （为了公平，我也试了在Perl中用函数 - 没有变化）

• 去掉了j变量后，时间减少到8秒：

  print sum(1 for i in xrange(100000000))

Python有个奇怪的特点，就是更高层次、更简短的代码往往运行得更快 :-)

但真正的问题是，你的“微基准测试”其实没有意义。真正的语言速度问题是：一个普通的真实应用程序的性能如何？要了解这一点，你需要考虑：

• 复杂代码中典型的操作组合。你的代码没有包含任何数据结构、函数调用或面向对象的操作。

• 足够大的代码库来感受到缓存的效果——许多解释器优化是通过牺牲内存来换取速度，而这些在任何微小的基准测试中都无法公平测量。

• 优化 机会：在你写完代码后，如果它不够快，你能轻松地让它快多少？

  比如，把重的计算任务交给高效的C库，难度有多大？

PyPy的基准测试和 Octane 是现实语言速度基准测试的好例子。

如果你想讨论数字运算，Python 确实 在科学家中非常受欢迎。他们喜欢它简单的伪数学语法和短的学习曲线，同时也喜欢优秀的 numpy 库来处理数组，以及轻松封装其他现有的C代码。

还有 Psyco JIT，它可能会让你的简单例子在1秒以内完成，但我现在无法检查，因为它只支持32位x86。
编辑：现在，建议跳过Psyco，使用 PyPy，这是一个跨平台的、正在积极改进的JIT。