为什么C语言代码比Python运行得更快

本文将探讨为什么C语言代码比Python运行得更快。

Python是由Guido Van Rossum开发的最著名的编程语言之一。Python因其清晰的语法和简单的代码而受到开发者的喜爱，即使对于初学者来说也很容易上手。学习Python对于刚开始编程事业的人来说非常有利。他们可以利用Python编程培训、博客、视频、模块以及其他数以千计的资源来了解这种流行语言的各个方面。完成后，您将能够进行现代开发活动，如GUI开发、网页设计、系统管理、复杂的财务交易或计算、数据科学、可视化等。

Python比C慢是因为它是一种解释性语言

Python比C慢是因为它是一种解释性语言。

因此，执行给定语句需要更多的实际CPU指令。

您可以通过将数字1添加到变量的值或将其与给定值进行比较来验证Python代码中变量的值。

区别在于Python代码不会立即由CPU执行，而是被解释。

就性能而言，这一点造成了完全不同的结果。

几乎总是使用虚拟机来运行Python代码

虚拟计算机的另一个名称是“字节码解释器”。

解释性代码总是比实际机器代码慢，因为执行一个指令需要比执行实际机器指令要多得多的指令。

示例

考虑表达式x += 1。在Intel CPU中，寄存器自增是一个具有延迟为1和倒数吞吐量为三分之一的单个操作。

换句话说，它是Intel处理器能提供的最快的CPU指令。

在Python中，如何实现这个x += 1？

要理解这一点，您必须首先了解Python的内部工作原理。

Python的内部组件包括令牌生成器、词法分析器、字节码生成器和字节码解释器-

• 令牌生成器 - 它从给定的ASCII文本文件（Python代码）创建一个令牌流。
• 词法分析器 - Python中的这个区域与适当的缩进和间距有关。语法检查发生在这个阶段。
• 字节码生成器 - 如果进行任何优化，都是由Python组件进行的；但是，因为Python不是一种编译语言，与C编译器相比，可用的优化范围受到限制。
• Python模块被称为“字节码解释器”，它管理字节码流并为Python虚拟机提供动力（维护其状态）。

一旦生成，字节码通常会被缓存在内存中。

由于Python已经看到过的代码不需要重复进行标记化、词法分析和字节码生成的过程，这可以提高速度。

因此，我们可以只需将字节码传递给字节码解释器，而无需每次循环 while 循环时都经历标记化、词法分析和字节码创建的过程。

这样会更快吗？ 实际上不会。

尽管使用缓存字节码更快，但它的执行速度不如机器码快。

真正运行代码的 CPU 不是虚拟计算机。

编译过程

与当时的其他编译语言不同，已编译的UCSD Pascal并非编译为汇编语言，而是编译为p-Code。

因此，当你想到“已编译的Pascal程序”时，会想到p-Code。如果你喜欢Java或Python，并想要假装自己创造了一些新东西，请使用“bytecode”。

此外，Python还包括“已编译的Python”概念，它是指经过令牌化、词法分析和字节码生成器处理以创建缓存字节码的Python代码，该字节码已准备好交给字节码解释器（即Python虚拟机） ）。

当你看到扩展名为.py的文件时，它是一个包含Python源代码的ASCII文本文件。

以“.pyc”扩展名结尾的文件代表的是已编译的PYthon。

不过，执行代码的是虚拟计算机。

本机代码

一旦程序构建完成，直到将其转换为适用于所设计平台的本机二进制CPU指令，它才完全转换为本机代码。

与使用字节码不同，这经常涉及编写汇编代码，将其传递给汇编器，并由汇编器创建特定于平台的目标文件。

在程序连接到平台运行时之前，它还不能使用。运行时可以提供运行时服务，如动态对象加载，并建立代码将执行的环境。已编译的C中存在一个运行时。已编译的C++具有运行时。

为什么Python比C慢

• Python执行许多合理性检查-整数永远不会溢出，无效内存永远不会被访问，类型永远不会（悄悄地）不正确，数组永远不会被写入或读取到其末尾之外。在Python中，很难有“非局部错误”，但在C中，常常出现实际上错误位置与错误报告位置不一致的bug。

• Python的编译器没有进行非常高级的优化（如果有）-首先，速度并不像C那样重要，并且可供利用的信息没有那么多-例如，在Python这样的另一种动态语言Common Lisp中，您可以提供类型注释以获得与C相同的速度-如果您选择了安全检查并承诺某些变量将具有特定类型，您将得到完全相同的机器码指令（以及完全相同的错误行为，如果程序中有错误）。

结论

在本文中，我们了解了C语言代码执行速度比Python快的不同原因。