Почему этот код медленнее в Cython, чем в Python?

Question

Я начинаю изучать Cython из-за проблем с производительностью. Этот конкретный код представляет собой попытку реализовать некоторые новые алгоритмы в области моделирования транспорта (для планирования).

Я решил начать с очень простой функции, что я буду использовать LOT (сотни миллионов раз) и определенно выиграет от увеличения производительности.

Я реализовал эту функцию три различных способов и протестировал их для того же параметр (для простоты), в 10 миллионов раз каждые:

• Cython код в модуле Cython. Продолжительность спектакля: 3.35s
• Код Python в модуле Cython. Продолжительность спектакля: 4.88s

• Python код на главном скрипте. Продолжительность работы: 2.98s

  Как вы можете видеть, код cython был на 45% медленнее, чем код python в модуле cython и на 64% медленнее кода, написанного на главном скрипте. Как это возможно? Где я ошибаюсь?

Cython код заключается в следующем:

def BPR2(vol, cap, al, be): 
    con=al*pow(vol/cap,be) 
    return con 


def func (float volume, float capacity,float alfa,float beta): 
    cdef float congest 
    congest=alfa*pow(volume/capacity,beta) 
    return congest 

И сценарий для тестирования заключается в следующем:

agora=clock() 
for i in range(10000000): 
    q=linkdelay.BPR2(10,5,0.15,4) 

agora=clock()-agora 
print agora 

agora=clock() 
for i in range(10000000): 
    q=linkdelay.func(10,5,0.15,4) 

agora=clock()-agora 
print agora 

agora=clock() 
for i in range(10000000): 
    q=0.15*pow(10/5,4) 

agora=clock()-agora 
print agora 

Я в курсе вопросов, как трансцендентные функции (мощности) быть медленнее, но я не думаю, что это должно быть проблемой.

Поскольку есть накладные расходы для поиска функции на функциональном пространстве, поможет ли она производительности, если я передал массив для функции и получил массив обратно? Могу ли я вернуть массив, используя функцию, написанную в Cython?

Для справки, я использую: - Windows 7 64bits - Python 2.7.3 64 бит - Cython 0.16 64 Bits - Windows Visual Studio 2008

Answer 1

Эта функция может быть оптимизирована как таковой (в как питон и Cython, удаление промежуточной переменной быстрее):

def func(float volume, float capacity, float alfa,f loat beta): 
    return alfa * pow(volume/capacity, beta) 

Answer 2

Тестирование проводилось с помощью:

for i in range(10000000): 
    func(2.7,2.3,2.4,i) 

Вот результаты:

cdef float func(float v, float c, float a, float b): 
    return a * (v/c) ** b 
#=> 0.85 

cpdef float func(float v, float c, float a, float b): 
    return a * (v/c) ** b 
#=> 0.84 

def func(v,c,a,b): 
    return a * pow(v/c,b) 
#=> 3.41 

cdef float func(float v, float c, float a, float b): 
    return a * pow(v/c, b) 
#=> 2.35 

Для максимальной эффективности необходимо определить функцию в C и сделать тип возвращаемого статичным.

Answer 3

Когда Cython работает медленнее, это, вероятно, связано с преобразованием типов и, возможно, усугубляется отсутствием аннотаций типа. Кроме того, если вы используете C-структуры данных в Cython, это будет иметь тенденцию быть быстрее, чем использование данных Python в Cython.

Я сделал сравнение производительности между CPython 2.x (с и без Cython, с и без psyco), CPython 3.x (с и без Cython), Pypy и Jython.Pypy был, безусловно, самым быстрым, по крайней мере, для исследованного микро-теста: http://stromberg.dnsalias.org/~strombrg/backshift/documentation/performance/