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Python Transpiler链→11l→C ++ [加快Python代码的速度和更多]




本文讨论了由两个编译器链执行的最有趣的转换（第一个编译器将Python代码转换为新编程语言11l中的代码，第二个将C ++转换为11l代码），还将性能与其他加速工具进行了比较/ Python代码执行（PyPy，Cython，Nuitka）。

用范围替换切片\切片

巨蟒11升
s[-1] s[-2] s[:-1] s[1:] s[:2] s[1:2] s[::2] s[1::2] s[3:10:2] 
 s.last s[(len)-2] s[0..<(len)-1] s[1..] s[0..<2] s[1..<2] s[(0..).step(2)] s[(1..).step(2)] s[(3..<10).step(2)]
需要从数组s[(len)-2]的末尾而不是仅从s[-2]索引进行显式指示，以消除以下错误：
  1. 例如，当要求通过s[i-1]获取前一个字符，但对于i = 0时，此/此记录而不是错误将静默返回字符串的最后一个字符[ 并且在实践中，我遇到了这样的错误- 提交 ] 。
  2. 当在字符串中找不到字符[ 而不是从第一个字符开始的字符串的''部分，然后是”字符串的最后一个字符时”，则 i = s.find(":")之后的表达式s[i:]将无法正常工作。 ，我认为在Python中使用find()函数返回-1也是不正确的[ 应该返回null / None [ 并且如果需要-1，则应明确编写： i = s.find(":") ?? -1 ] ] ）
  3. 当n = 0时，编写s[-n:]以获取字符串的最后n字符将无法正常工作。

比较运算符链


乍看之下，它是Python语言的一项杰出功能，但实际上，可以使用in运算符和range轻松地放弃/分配它：
a < b < cb in a<..<c
a <= b < cb in a..<c
a < b <= cb in a<..c
0 <= b <= 9b in 0..9

清单理解


同样，事实证明，您可以拒绝Python的另一个有趣功能-列表推导。
虽然有些赞美列表的理解，甚至建议放弃`filter（）`和`map（）` ，但我发现：
  1. 在所有我看过Python的列表理解的地方，都可以轻松地通过`filter（）`和`map（）`函数来获得。
     dirs[:] = [d for d in dirs if d[0] != '.' and d != exclude_dir] dirs[:] = filter(lambda d: d[0] != '.' and d != exclude_dir, dirs) '[' + ', '.join(python_types_to_11l[ty] for ty in self.type_args) + ']' '[' + ', '.join(map(lambda ty: python_types_to_11l[ty], self.type_args)) + ']' # Nested list comprehension: matrix = [ [1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 10, 11, 12], ] [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)] list(map(lambda i: list(map(lambda row: row[i], matrix)), range(4)))
  2. 11l中的`filter（）`和`map（）`比Python更漂亮
     dirs[:] = filter(lambda d: d[0] != '.' and d != exclude_dir, dirs) dirs = dirs.filter(d -> d[0] != '.' & d != @exclude_dir) '[' + ', '.join(map(lambda ty: python_types_to_11l[ty], self.type_args)) + ']' '['(.type_args.map(ty -> :python_types_to_11l[ty]).join(', '))']' outfile.write("\n".join(x[1] for x in fileslist if x[0])) outfile.write("\n".join(map(lambda x: x[1], filter(lambda x: x[0], fileslist)))) outfile.write(fileslist.filter(x -> x[0]).map(x -> x[1]).join("\n"))
    因此，11l中对列表理解的需求实际上就消失了[在 Python代码自动转换为11l的过程中，用filter()和/或map()替换列表理解filter() 。

将if-elif-else链转换为switch


尽管Python不包含switch语句，但这是11l中最漂亮的结构之一，因此我决定自动插入switch：
巨蟒11升
 ch = instr[i] if ch == "[": nesting_level += 1 elif ch == "]": nesting_level -= 1 if nesting_level == 0: break elif ch == "'": ending_tags.append(''') # '' elif ch == "'": assert(ending_tags.pop() == ''') 
 switch instr[i] '[' nesting_level++ ']' if --nesting_level == 0 loop.break "'" ending_tags.append("'") // '' "'" assert(ending_tags.pop() == "'")
为了完整起见，这是生成的C ++代码
 switch (instr[i]) { case u'[': nesting_level++; break; case u']': if (--nesting_level == 0) goto break_; break; case u''': ending_tags.append(u"'"_S); break; // '' case u''': assert(ending_tags.pop() == u'''); break; }


将小词典转换为本地代码


考虑以下这行Python代码：
 tag = {'*':'b', '_':'u', '-':'s', '~':'i'}[prev_char()]
最有可能的是，这种录音形式[ 在演奏方面 ]不是很有效，但是非常方便。

在11l中，与该行相对应的条目（ 并由Python传输器→11l获得）不仅方便[ 但是，不如Python优雅 ] ，但也很快：
 var tag = switch prev_char() {'*' {'b'}; '_' {'u'}; '-' {'s'}; '~' {'i'}}

上一行转换为：
 auto tag = [&](const auto &a){return a == u'*' ? u'b'_C : a == u'_' ? u'u'_C : a == u'-' ? u's'_C : a == u'~' ? u'i'_C : throw KeyError(a);}(prev_char());
[ 在优化过程中，lambda函数调用将由C ++编译器\内联编译，仅运算符链将保留?/: ]

在分配变量的情况下，字典保持原样：
巨蟒
 rn = {'I': 1, 'V': 5, 'X': 10, 'L': 50, ...}
11升
 var rn = ['I' = 1, 'V' = 5, 'X' = 10, 'L' = 50, ...]
C ++
 auto rn = create_dict(dict_of(u'I'_C, 1)(u'V'_C, 5)(u'X'_C, 10)(u'L'_C, 50)...);

捕获\捕获外部变量


在Python中，为了指示变量不是局部变量，而应将其带到[ 当前函数之外 ] ，请使用nonlocal关键字[ 否则，例如， found = True将被视为创建新的局部变量found ，而不是已经分配值现有外部变量 ] 。
在11l中，@前缀用于此目的：
巨蟒11升
 writepos = 0 def write_to_pos(pos, npos): nonlocal writepos outfile.write(...) writepos = npos 
 var writepos = 0 fn write_to_pos(pos, npos) @outfile.write(...) @writepos = npos
C ++：
 auto writepos = 0; auto write_to_pos = [..., &outfile, &writepos](const auto &pos, const auto &npos) { outfile.write(...); writepos = npos; };

全局变量


与外部变量类似，如果您忘记在Python中使用global关键字声明全局变量，则会看到一个看不见的错误：
 break_label_index = -1 ... def parse(tokens, source_): global source, tokeni, token, scope source = source_ tokeni = -1 token = None break_label_index = -1 scope = Scope(None) ... 
 var break_label_index = -1 ... fn parse(tokens, source_) :source = source_ :tokeni = -1 :token = null break_label_index = -1 :scope = Scope(null) ...
与Python [ left ]不同，11l代码[ right ]在编译break_label_index将break_label_index “未声明的break_label_index变量”错误。

当前容器项目的索引/编号


我一直忘了enumerate Python函数返回的变量的顺序{值先出现，然后是索引，反之亦然}。 Ruby中的模拟行为each.with_index更容易记住：使用index意味着索引在值之后，而不是在值之后。 但是在11l中，逻辑甚至更容易记住：
巨蟒11升
 items = ['A', 'B', 'C'] for index, item in enumerate(items): print(str(index) + ' = ' + item) 
 var items = ['A', 'B', 'C'] loop(item) items print(loop.index' = 'item)

性能表现


将PC标记转换为HTML的程序用作测试程序 ， 有关PC标记的文章的源代码用作源数据[ 因为本文是当前在PC标记上编写的文章中最大的 ] ，并且重复了10次，即从48.8 KB文章文件大小488Kb获得。

这是一个图表，显示了执行Python代码的相应方式比原始实现[ CPython ]快多少倍：

现在，将由Python→11l→C ++编译器生成的实现添加到图中：

CPython的运行时[ 488Kb文件转换时间 ]为868毫秒，生成的C ++代码的运行时[ 488Kb文件转换时间 ]为38毫秒[ 该时间包括完整的[ 即 不仅是由操作系统运行程序的RAM中的数据和所有输入/输出[ 读取源文件[ .pq ]并将新文件[ .html ]保存到磁盘 ] ] 。

我也想尝试Shed Skin ，但是它不支持本地功能。
Numba也无法使用（它抛出错误“使用未知的操作码LOAD_BUILD_CLASS”）。
这是带有用于比较性能的程序的存档 [ 在Windows下 ] （需要Python 3.6或更高版本，以及以下Python软件包：pywin32，cython）。

Python的源代码和Python编译器-> 11l和11l-> C ++的输出：
巨蟒产生11升
（用关键字代替字母）		11升
（带字母）		生成的C ++

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN431318/

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