Pourquoi le code C s’exécute-t-il plus rapidement que Python ?

Dans cet article, nous apprendrons pourquoi le code C s'exécute plus rapidement que Python.

Guido Van Rossum a développé Python, l'un des langages de programmation les plus connus. Python est populaire parmi les développeurs en raison de sa syntaxe claire et de son code simple, même pour les débutants. Apprendre Python est très bénéfique pour ceux qui commencent tout juste leur carrière de programmeur. Ils peuvent utiliser la formation en programmation Python, les blogs, les vidéos, les modules et des milliers d'autres ressources pour apprendre tous les aspects de ce langage populaire. Une fois terminé, vous serez en mesure d'effectuer des activités de développement modernes telles que le développement d'interfaces graphiques, la conception Web, l'administration système, les transactions ou calculs financiers complexes, la science des données, la visualisation, etc.

Python est plus lent que C car c'est un langage interprété.

Python est plus lent que C car c'est un langage interprété.

Ainsi, davantage d'instructions CPU réelles sont nécessaires pour exécuter une instruction donnée.

Vous pouvez vérifier si la valeur d'une variable est inférieure, supérieure ou exactement égale à cette valeur en ajoutant le chiffre 1 ou en le comparant à une valeur donnée dans votre code Python.

La différence est que le code Python n'est pas immédiatement exécuté par le CPU, mais est interprété.

En termes de performances, cela fait toute la différence.

Utilisez presque toujours une machine virtuelle pour exécuter du code Python

Un autre nom pour un ordinateur virtuel est « interpréteur de bytecode ».

Le code interprété est toujours plus lent que le code machine réel car il nécessite plus d'instructions pour implémenter les instructions que pour exécuter les instructions machine réelles.

Exemple

Considérons l'expression x += 1. Sur les processeurs Intel, un incrément de registre est une opération unique avec une latence de 1 et un débit inverse d'un tiers (1/3).

En d’autres termes, il s’agit des instructions CPU les plus rapides qu’un processeur Intel puisse fournir.

Comment x += 1 est-il implémenté en Python ?

Pour comprendre cela, vous devez d'abord comprendre comment Python fonctionne en interne.

Les composants internes de Python incluent un tokenizer, un lexer, un générateur de bytecode et un interpréteur de bytecode -

• Tokenizer - Il crée un flux de jetons à partir d'un fichier texte ASCII donné (code Python).

• Analyseur Lexical - Cette zone de Python implique une indentation et un espacement appropriés. Une vérification de la syntaxe est effectuée à ce stade.

• Bytecode Generator - Si des optimisations sont effectuées, elles le sont par des composants Python ; cependant, comme Python n'est pas un langage compilé, la portée des optimisations disponibles est limitée par rapport à un compilateur C.

• Le module Python connu sous le nom de « interpréteur de bytecode » gère le flux de bytecode et alimente la machine virtuelle Python (en maintenant son état).

Une fois généré, le bytecode est généralement mis en cache en mémoire.

Cela augmente la vitesse car vous n'avez pas besoin de répéter le processus de tokenisation, d'analyse lexicale et de génération de bytecode pour le code que Python a déjà vu.

Ainsi, au lieu de passer par le processus de tokenisation, de lexing et de création de bytecode à chaque fois que nous parcourons la boucle while, nous pouvons continuer à transmettre le bytecode à l'interpréteur de bytecode.

N'est-ce pas plus rapide ? Non, ce n’est pas réellement le cas.

Bien que l'utilisation du bytecode mis en cache soit plus rapide, il ne s'exécute pas ou ne fonctionne pas aussi rapidement que le code machine.

Le vrai processeur exécutant le code n'est pas un ordinateur virtuel.

Processus de compilation

UCSD Pascal compilé, contrairement aux autres langages compilés de l'époque, n'a pas été compilé en langage assembleur. Au lieu de cela, il est compilé en p-code.

Donc, quand vous pensez aux « programmes Pascal compilés », vous pensez au p-Code. Si vous aimez Java ou Python et que vous voulez faire semblant d'avoir inventé quelque chose de nouveau, utilisez le "bytecode".

De plus, Python inclut également le concept de « Python compilé », qui fait référence au code Python qui a été traité par un tokenizer, un lexer et un générateur de bytecode pour créer un bytecode mis en cache qui peut être fourni à l'interpréteur de bytecode (alias machine virtuelle Python ).

Lorsque vous voyez un fichier avec une extension .py, il s'agit d'un fichier texte ASCII contenant le code source Python.

PYthon, compilé, c'est ce que représente un fichier avec une extension « .pyc ».

Pourtant, l'ordinateur virtuel exécute le code créé.

Code natif

Une fois qu'un programme est construit, il n'est pas entièrement converti en code natif tant qu'il n'est pas converti en instructions CPU binaires natives de la plate-forme pour laquelle il a été conçu.

Cela implique généralement d'écrire du code assembleur, de le transmettre à l'assembleur, puis de laisser l'assembleur créer des fichiers objets spécifiques à la plate-forme au lieu d'utiliser le bytecode.

Tant qu'un programme n'est pas connecté au runtime de la plateforme, il n'est pas prêt à être utilisé. Le moteur d'exécution peut fournir des services d'exécution tels que le chargement dynamique d'objets et créer un environnement pour l'exécution de code. En C compilé, il existe un runtime. Le C++ compilé a un runtime.

Pourquoi Python est-il plus lent que C ?

• Python effectue des contrôles d'intégrité approfondis : les entiers ne débordent jamais, la mémoire invalide n'est jamais consultée, les types ne sont jamais (silencieusement) incorrects et les tableaux ne sont jamais écrits ou lus au-delà de leurs extrémités. En Python, il est rare d'obtenir une "erreur non locale", mais en C, il est assez courant d'obtenir des erreurs qui ne sont pas réellement des erreurs signalées.

• Le compilateur de Python ne fait pas d'optimisations très avancées (le cas échéant) - d'une part, la vitesse n'est pas aussi importante qu'en C, et il n'y a pas autant d'informations à consulter - par exemple, en Common Lisp (un autre langage comme Python (comme un langage dynamique), vous pouvez fournir des annotations de type pour obtenir la même vitesse que C - si vous désactivez les contrôles de sécurité et promettez que certaines variables auront certains types, vous obtenez exactement les mêmes instructions de code machine (si votre Il y a un bug dans le programme et exactement le même comportement étrange se produira).

Conclusion

Dans cet article, nous avons découvert les différentes raisons pour lesquelles le code C s'exécute plus rapidement que Python.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!