为啥在语言的简单性和执行时间之间似乎存在张力？ [关闭]

Posted 2023-04-13

【中文标题】为啥在语言的简单性和执行时间之间似乎存在张力？ [关闭]

【英文标题】：Why does there seem to be tension between the simplicity of a language and execution time? [closed]为什么在语言的简单性和执行时间之间似乎存在张力？ [关闭]

【发布时间】：2012-08-10 20:52:44

【问题描述】：

在我看来，使用起来非常简单的语言（例如 Python）的执行时间通常比被认为学习起来更复杂的语言（例如 C++ 或 Java）的执行时间要慢。为什么？我知道问题的一部分源于 Python 是解释而不是编译的事实，但是是什么阻止了 Python（或另一种高级语言）被有效编译？有没有你觉得没有这种权衡的编程语言？

【问题讨论】：

“较慢”的语言在幕后做的更多 - 因此它们更易于使用（例如，它们为您管理内存 - 这需要更多的处理时间和内存）

但是 Python 在幕后到底在做什么？

更重要的是，他们必须以通用的方式进行幕后工作。他们必须处理程序员可以扔给他们的任何事情。但是，让程序员完成其中一些工作（例如内存管理）的语言也可以让他们编写最适合他们特定情况的解决方案。

@MadisonMay：我不了解 Python，但如果它和其他脚本语言一样，那么两大方面将是运行时类型检查和垃圾回收。

叹息。这是另一个重要的问题，有相当明确的答案，如果幸运的话，可以引导提问者进行更深入的理解。几个实质性和赞成的答案。关闭是因为它“不适合问答形式”，仅由一个有趣的问题和几个有用的答案组成。

【参考方案1】：

让我们比较一下 C 和 Python。在大多数情况下，C 编程比 Python 更“复杂”。这是因为 Python 自动化了很多 C 没有的工作。例如，垃圾收集在 Python 中是自动化的，但在 C 中是程序员的责任。

这种自动化的代价是这些“高级功能”需要足够通用以“适应”每个程序的需求。例如，Python 垃圾收集器有一个预定义的调度/垃圾收集算法，它可能不是每个应用程序的最佳选择。另一方面，C 为程序员提供了完全的灵活性，可以按照自己的意愿定义 GC 计划和算法。

所以你有它，轻松与性能。

【讨论】：

不！希望您找到适合您的应用程序的编程语言之间的最佳权衡。

【参考方案2】：

高级语言（或至少是动态语言）的效率问题源于这样一个事实，即在运行时解析对象的实际类型之前，通常不知道需要执行哪些操作。因此，这些语言不能编译成简单的机器代码，必须在幕后完成所有繁重的工作。

【讨论】：

感谢您的帮助，卡罗尔。但是，像一些类型声明这样简单的事情是否会导致从 Python 到 C++ 的 100 倍加速，这有时会被看到？编辑：我想垃圾收集也需要考虑在内。

【参考方案3】：

基本上，这一切背后都有一个核心原因：做某事所需的指令数量。

在直接的旧 C 中，大多数语句只需要几条指令就可以完成，通常从 1 到大约 4，并且可能非常接近 1。

在 C++ 中，还有更多隐藏的内容，例如，调用虚拟方法需要额外的几条指令。这种情况可以通过一个好的优化器来解决，但是运行时类型信息会阻碍优化器。

在 Java 中，您也有同样的问题，而且代码在解释器中运行，该解释器将每个 JVM 指令扩展为一个或多个机器指令——在某些情况下更多，尤其是在代码运行时间不够长的情况下利用运行时优化。

Python 有所有这些问题，但它必须在启动时进行解析，并且具有处理类型的移动灵活（因此更复杂）系统，这意味着更多的指令。

是的，可以编译 Python。甚至还有projects that are trying it。但是硬编译会让你失去一些动态语言的优势。

【讨论】：

“但是硬编译会让你失去一些动态语言的优势。” - 喜欢省略类型声明的奢侈？

就是这样，虽然类型推断可以返回（参见，例如，Scala），但也可以轻松编写代码，编写特定领域的子语言，轻松使用REPL 进行实验，在运行时修改类的能力，易于构建灵活的编程环境。你可能不喜欢使用这些东西，但有些人觉得它们很有用，而且可以肯定的是，它们很难在 C++ 中使用。

【参考方案4】：

Python 代码执行时间比 C++ 慢，主要是因为它是一种动态类型语言。参见例如：

Why are dynamically typed languages slow