Python быстрее, чем C++? Как это произошло?

Question

Я использую Windows7 с использованием CPython для python3.22 и g ++ exGG MinGW для C++ (это означает, что я использую libstdC++ в качестве библиотеки времени исполнения). Я написал две простые программы, чтобы сравнить их скорость.

Python:

x=0 
while x!=1000000: 
    x+=1 
    print(x) 

C++:

#include <iostream> 
int main() 
{ 
    int x = 0; 
    while (x != 1000000) 
    { 
     x++; 
     std::cout << x << std::endl; 
    } 
    return 0; 
} 

Оба не оптимизированы.

Сначала я запускал C++, затем я запускал python через интерактивную командную строку, которая намного медленнее, чем непосредственно запуск .py-файла.

Однако python опередил C++ и оказался более чем в два раза быстрее. Python занял 53 секунды, C++ занял 1 минуту и ​​54 секунды.

Это потому, что у python есть некоторая специальная оптимизация, выполняемая интерпретатору, или это потому, что C++ должен ссылаться на std и std, что замедляет его и заставляет его заняться RAM?
Или это какая-то другая причина?

Edit: Я попробовал еще раз, с \n вместо std::endl и компиляции с -O3 флагом, на этот раз потребовалось 1 мин, чтобы достигнуть 500.000.

Answer 1

Существует нет ничего здесь очевидна. Поскольку Python написан на C, он должен использовать что-то вроде printf для реализации print. Потоки ввода-вывода C++, такие как cout, обычно реализуются способом, который намного медленнее, чем printf. Если вы хотите поставить на C++ лучше основу, вы можете попытаться изменить к:

#include <cstdio> 
int main() 
{ 
    int x=0; 
    while(x!=1000000) 
    { 
     ++x; 
     std::printf("%d\n", x); 
    } 
    return 0; 
} 

Я сделал изменения в использовании ++x вместо x++. Много лет назад люди думали, что это была стоящая «оптимизация».«У меня случится сердечный приступ, если это изменение повлияет на производительность вашей программы (OTOH, я уверен, что использование std::printf будет иметь огромное значение в производительности исполнения). Вместо этого я внес изменения просто потому, что вы не обращаете внимания к тому, что значение x было, прежде чем увеличивается, так что я думаю, что это полезно сказать, что в коде.

Answer 2

std :: endl lags, используйте '\ n', чтобы сделать C++ быстрее.

Answer 3

Я думаю, нам нужна дополнительная информация, но я ожидаю, что вы создадите не оптимизированную сборку C++. Попробуйте построить его с флагом -O3. (кто-то, кто знает, что GCC лучше будет иметь больше и лучших рекомендаций). Однако вот некоторые тайминги из совершенно ненадежного источника: http://ideone.com. Я запускал каждые 5 раз, чтобы получить некоторую меру дисперсии по времени, но только исходный C++ менялся, и не так много.

Python: http://ideone.com/WBWB9 время: 0.07-0.07s
Ваш C++: http://ideone.com/tzwQJ время: 0.05-0.06s
Модифицированный C++: http://ideone.com/pXJo3 время:-0,00 с 0,00 с

А почему мой C++ был быстрее ваш, std::endlсилы C++ для немедленного сброса буфера. '\n' делает новую линию без форсированного буфера, что очень много много быстрее.

(примечание: я только побежал к 12773, так как ideone.com убивает процессы после того, как они показывают определенное количество продукции, которое было самым сервер дал бы мне)

Answer 4

та же проблема, поставленная в Why is reading lines from stdin much slower in C++ than Python?, но в противоположном направлении.

добавить

std::cout.sync_with_stdio(false);

в начало программы

Answer 5

Один из моих коллег по работе сказал мне, что код Python быстрее, чем код на C++, а затем показал эту тему в качестве примера, чтобы доказать свою точку зрения. Теперь из других ответов видно, что что-то не так с кодом C++, опубликованным в вопросе. Я все еще хотел бы обобщить свои тесты, которые я сделал, чтобы показать ему, как быстро хороший код на C++ может быть!

Есть две проблемы с оригинальным кодом C++:

• Он использует std::endl напечатать строку в каждой итерации. Это очень плохая идея, потому что std::endl делает больше материала, чем просто печать новой строки —, а также приводит поток к flush буфер, накопленный до сих пор; промывка является дорогостоящей операцией, поскольку она должна иметь дело с оборудованием – устройство вывода. Итак, первое исправление: если вы хотите распечатать новую строку, просто используйте '\n'.

• Вторая проблема менее очевидна, так как она не замечена в коде. Он находится в разработке потоков C++. По умолчанию потоки C++ синхронизируются с потоками C после каждой операции ввода и вывода, так что ваше приложение может смешать std::cout и std::printf и std::cin и std::scanf без проблем. Эта функция (да, это функция) в этом случае не требуется, поэтому мы можем ее отключить, так как она имеет небольшую служебную нагрузку (это не проблема ; это не делает C++ плохой; просто цена за особенность). Таким образом, второе исправление это: std::cout::sync_with_stdio(false);

И вот окончательный оптимизированный код:

#include <iostream> 

int main() 
{ 
    std::ios_base::sync_with_stdio(false); 

    int x = 0; 
    while (x != 1000000) 
    { 
     ++x; 
     std::cout << x << '\n'; 
    } 
} 

И компилировать это с -O3 флагами и бега (и меру) как:

$ g++ benchmark.cpp -O3 #compilation 
$ time ./a.out    #run 

//.. 

real 0m32.175s 
user 0m0.088s 
sys 0m0.396s 

И запустить и измерить код python (опубликовано в вопросе):

$ time ./benchmark.py 

//... 

real 0m35.714s 
user 0m3.048s 
sys 0m4.456s 

user и sys раз сказать нам что быстро, и тем, что порядок.

Надеюсь, что поможет вам устранить ваши сомнения. :-)