Python教程

Python3.11竟还有这么多性能提升!

本文主要是介绍Python3.11竟还有这么多性能提升!,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
Python3.11竟还有这么多性能提升!


Python 3.11 在几天前发布了,它照例带来了很多新特性,例如异常组、细粒度的错误位置与堆栈回溯、标准库对 TOML 的解析支持,当然,还有备受大家期待的由 faster CPython 项目带来的速度提升。

根据 pyperformance 的基准测试,CPython 3.11 比 CPython 3.10 平均快 25%。这项改进的原因之一是 Guido 命名的“香农计划”(即 faster CPython)。对于 3.11 版本,这个计划在两个主要方向进行了大量优化:启动时和运行时。

除此之外,Python 3.11 还包含有其它的优化,这些优化不属于香农计划。

在本文中,我将详细介绍 3.11.0 稳定版中常规优化的细节(即非 faster CPython 项目的改进)。

(译注:作者表示将另写一篇文章介绍 faster CPython 的改进细节,届时,我也将继续翻译,敬请期待!)

目录
优化了一些 printf 风格 % 的格式化代码
优化了 Python 大整数的除法
优化了数字 PyLongs 求和
精简列表的扩容操作,提升了 list.append 性能
减少了全 unicode 键的字典的内存占用
提升了使用asyncio.DatagramProtocol 传输大文件的速度
对于 math 库:优化了 comb(n, k) 与 perm(n, k=None)
对于 statistics 库:优化了 mean(data)、variance(data, xbar=None) 与 stdev(data, xbar=None)
纯 ASCII 字符串的 unicodedata.normalize(),提升到常数时间
优化了一些 printf 风格 % 的格式化代码
使用格式化的字符串字面量(formatted string literals)是最快的格式化字符串的方法。

Python 3.10 中的一个简单基准测试:

$ python -m pyperf timeit -s \
  'k = "foo"; v = "bar"' -- '"%s = %r" % (k, v)'
.....................
Mean +- std dev: 187 ns +- 8 ns
但是使用 f-string 似乎要快 42%:

$ python -m pyperf timeit -s \
  'k = "foo"; v = "bar"' -- 'f"{k!s} = {v!r}"'
.....................
Mean +- std dev: 131 ns +- 9 ns
优化性能的手段是将简单的 C 风格的格式化方法转换为 f-string 方法。在 3.11.0 中,只转换了 %s、%r 和 %a 三种,但是目前有一个待合入的 pull request,将会支持:%d、%i、%u、%o、%x、%X、%f、 %e、%g、%F、%E、%G。

例如,下面是 Python 3.11 中相同基准测试的结果:

$ python -m pyperf timeit -s \
  'k = "foo"; v = "bar"' -- '"%s = %r" % (k, v)'
.....................
Mean +- std dev: 100 ns +- 5 ns
大约快了 87%!当然,3.11 中其它的优化对此也有影响,比如更快的解释器启动时间。

优化了 Python 大整数的除法
在 Python 3.10 中:

python -m pyperf timeit -s 'x=10**1000' -- 'x//10'
.....................
Mean +- std dev: 1.18 us +- 0.02 us
在 Python 3.11 中:

python -m pyperf timeit -s 'x=10**1000' -- 'x//10'
.....................
Mean +- std dev: 995 ns +- 15 ns
大约快了18%。

这项优化源自 Mark Dickinson 的一个发现,即编译器总会生成 128:64 的除法指令,尽管处理的是 30 位的数值。

即使在 x64 上,Python 的除法也有些残缺。假设是 30 位数字,则多精度除法所需的基本结构是 64 位除以 32 位的无符号整数除法,产生一个 32 位的商(理想情况下还会产生一个 32 位余数)。有一个 x86/x64 指令可以做到这一点,也就是 DIVL。但是如果不使用内联汇编,当前版本的 GCC 和 Clang 显然做不到从 longobject.c 中发出该指令——它们只会在 x64 上使用 DIVQ(128 位除以 64 位的除法,尽管被除数的前 64 位被设为零),而在 x86 上则使用固有的 __udivti3 或 __udivti4。

——Mark Dickinson(全文)

优化了数字 PyLongs 求和
这里有一个 issue,它发现 Python 2.7 中 sum 的速度比 Python 3 快得多。不幸的是,在某些条件下,3.11.0 似乎仍然如此。

Python 2.7:

$ python -m pyperf timeit -s 'd = [0] * 10000' -- 'sum(d)'
.....................
Mean +- std dev: 37.4 us +- 1.1 us
Python 3.10:

$ python -m pyperf timeit -s 'd = [0] * 10000' -- 'sum(d)'
.....................
Mean +- std dev: 52.7 us +- 1.3 us
Python 3.11:

$ python -m pyperf timeit -s 'd = [0] * 10000' -- 'sum(d)'
.....................
Mean +- std dev: 39.0 us +-

标签:python,数据,语言,NumPy,ipython,shell,科学家 来源:

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