Python与Julia的速度比较

我试图比较这两个片段，看看在一秒钟内可以完成多少次迭代。事实证明，Julia实现了250万次迭代，而Python实现了400万次迭代。朱莉娅不是应该更快吗？或者这两个片段不相等？

蟒蛇：

t1 = time.time()
i = 0
while True:
    i += 1
    if time.time() - t1 >= 1:
        break

朱莉娅：

function f()
    i = 0
    t1 = now()
    while true
        i += 1
        if now() - t1 >= Base.Dates.Millisecond(1000)
            break
        end
    end
    return i
end

这是一种奇怪的性能比较，因为通常情况下，它会衡量计算某种物质所需的时间，而不是查看在一定时间内可以进行多少次微不足道的迭代。我无法让您的Python和Julia代码正常工作，所以我修改了Julia代码使其正常工作，只是没有运行Python代码。正如@chepner在评论中指出的那样，使用对象now()进行时间比较并进行比较DateTime非常昂贵。Python time.time()函数仅返回浮点值。事实证明，有一个名为Julia的函数time()可以执行完全相同的操作：

julia> time()
1.587648091474481e9

这是f()我的系统上原始功能（经过修改可正常工作）的时间：

julia> using Dates

julia> function f()
           i = 0
           t1 = now()
           while true
               i += 1
               if now() - t1 >= Millisecond(1000)
                   break
               end
           end
           return i
       end
f (generic function with 1 method)

julia> f()
4943739

在时间用完之前，它进行了将近500万次迭代。就像我说的那样，我无法让您的Python代码在没有明显摆弄的情况下在我的系统上运行（我没有打扰过）。但是这f()是使用的一个版本time()，我将其想象性地称为g()：

julia> function g()
           i = 0
           t1 = time()
           while true
               i += 1
               if time() - t1 >= 1
                   break
               end
           end
           return i
       end
g (generic function with 1 method)

julia> g()
36087637

该版本进行了3600万次迭代。所以我想朱莉娅在循环时更快？好极了！好吧，实际上，此循环中的主要工作是对time()so 的调用。Julia生成大量time()调用的速度更快！

为什么时间如此奇怪？正如我所说，这里的大多数实际工作都在打电话time()。循环的其余部分实际上没有执行任何操作。在优化的编译语言中，如果编译器看到一个循环不执行任何操作，它将完全消除循环。例如：

julia> function h()
           t = 0
           for i = 1:100_000_000
               t += i
           end
           return t
       end
h (generic function with 1 method)

julia> h()
5000000050000000

julia> @time h()
  0.000000 seconds
5000000050000000    

哇，零秒！那怎么可能？好吧，让我们看一下LLVM代码（有点像机器代码，但对于用作中间表示的假想机器），它降低为：

julia> @code_llvm h()

;  @ REPL[16]:1 within `h'
define i64 @julia_h_293() {
top:
;  @ REPL[16]:6 within `h'
  ret i64 5000000050000000
}

编译器看到了循环，发现每次的结果都是相同的，只返回该常数值而不实际执行循环。当然，这需要零时间。

您可能想time_ns在Julia中使用函数：

function f()
    i = 0
    t1 = time_ns()
    while true
        i += 1
        if time_ns() - t1 >= 10^9
            break
        end
    end
    return i
end

在我的计算机上，它的运行速度比Python快10倍。

好吧，这不是我在系统上观察到的：

的Python 3.7.7

Python 3.7.7 (default, Mar 26 2020, 15:48:22) 
Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
IPython 7.4.0 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.

In [1]: import time                                                                                                                                                       

In [2]: def f(): 
   ...:     t1 = time.time() 
   ...:     i = 0 
   ...:     while True: 
   ...:         i += 1 
   ...:         if time.time() - t1 >= 1: 
   ...:             return i 
   ...:                                                                                                                                                                   

In [3]: f()                                                                                                                                                               
Out[3]: 4676268

朱莉娅1.4.0：

julia> using Dates

julia> function f()
           i = 0
           t1 = now()
           while true
               i += 1
               if now() - t1 >= Dates.Millisecond(1000)
                   break
               end
           end
           return i
       end
f (generic function with 1 method)

julia> f()
6339528

但是请注意，简单地使用time（即比较纯数字）仍然更快：

julia> function f()
           i = 0
           t1 = time()
           while true
               i += 1
               if time() - t1 >= 1
                   break
               end
           end
           return i
       end
f (generic function with 1 method)

julia> f()
24742703