بايثون بطيئة! هي يمكن جعلها أسرع؟ إنها لُغةٌ سهلة التعلم، لكنها صعبةُ الإتقان 🤫 سوف يذهلك هذا السر ! بايثون إنها أروع لغة برمجة على الإطلاقِ -يقول البعض- لولا عيبٌ خطيرٌ يُهدد وجودها ويسير بها نحو الفناء ، البعض الآخر يراها فوق الفناء والزوال فهي وُجدت لتُحَب رغم عيوبها .. وسيبقى الفريقان في جدل مستمر ! فريق يرى مسألة البطء والسرعة في لغة بايثون مشكلة عظيمة لا يمكن للمبرمج غض البصر عنها ، وفريق يقول : بايثون لغة برمجة بطيئة! نعم ولكن لا يهم لأننا نستطيع جعلها أسرع لـ نصف مليار عملية في الثانية !
جدلٌ جئنا اليوم كي نقوم بحسمه للأبد ، فلقد حان الوقت لوضع لغة بايثون رهن التحقيق ، لإزالة الغموض عن أسوء شُبهةٍ وأخطر تُهمة في عالم لغات البرمجة على الإطلاق : الآداءُ السيء والبطء ! اليوم ستشاهدون واحدة من أفضل حلقات البرنامج !
في هذه الحلقة سنتعرف عن قربٍ على التصميم الداخلي للغة بايثون ، كيف يؤثر على الآداء، ما الذي يحصل في الكواليس، وكيف تعمل لغة بايثون؟، وما طبيعة العلاقة بينها وبين لغة السي ؟!
خلال كل هذا ستتعرف على الـ Compiler و الـ Interpreter وعلى الرحلة التي يقطعها الكود الخاص بك ليصل إلى لغة الآلة ويخاطب مُعالجات الكومبيوتر ، سنتعرف على الـ dynamic typing والـ multiprocessing ، والأهم وهو أهم شيء على الإطلاق :
كيف تجعل لغة بايثون أسرع ؟ بآلاف المرات ، وستتضمن الحلقة شرحا عمليا لـ Cython و Numba و PyPy ، والكثير من المواضيع المهمة الأخرى ، وصدقني أيضا إذا أخبرتك بأن هذا الشرح سيكون صديقاً للمبتدئين beginner friendly !
يُفضل تحميل الأكواد الموجودة أعلاه في المستودع بدل استخدم النسح واللصق لتفادي الأخطاء لأن أسماء الملفات مهمة .
def prime_py(range_start, range_end):
count_of_primes = 0
range_start = range_start if range_start >= 2 else 2
for num in prange(range_start, range_end + 1):
for div_num in prange(2, num):
if ((num % div_num) == 0):
break
else:
count_of_primes += 1
return count_of_primespython -m pip install cython
$ sudo apt-get install build-essential
وأخيراً إذا كنت تستخدم أحد أنظمة الويندوز فإنه يجب عليك تثبيت MinGW الذي يحتوي مترجمات لغة السي ، الأمر بسيط ،إبحث في جوجل عن MinGW64، بعد تحميله من موقع سورسفورج sourceforge إتبع الخطوات التالية وفي الأخير تأكد من ملء اختيار GCC G++ و mingw base ثم أعمل Apply changes وأخير Apply وانتظار انتهاء التثبيت .
الخطوة التالية ضرورية جداً ، يجب إضافة مسار مجلد Bin من البرنامج إلى مسارات البيئة في نظام الويندوز ، الأمر سهل ، إذهب الى Start واكتب Environment Variables واختر هذه الأيقونة ، ثم أنقر على Environment Variables ، هنا في الأسفل إبحث عن متغير PATH ثم أضف إليه مسار مجلد Bin واعمل حفظ ، لا أصدق أنني أضطر لشرح هذه الأشياء لكم بالتفصيل !
المهم بعد تثبيت مترجم لغة السي أياً كان نظام تشغيلك ، قم بالتأكد من أنه يعمل عبر كتابة الأمر التالي :
gcc –version
إذا ظهر لك اصدار المُترجِم فالأمورُ تمام ، وإلا فإنني لم أعد صديقك لأنك على الأرجح لم تطبق الشرح كما فصّلت ، أمزح أنت صديقي ولكن ليس جداً ، دعنا نحافظ على علاقتنا هكذا ..
def prime_py(int range_start, int range_end):
cdef int count_of_primes = 0
cdef int num
cdef int div_num
range_start = range_start if range_start >= 2 else 2
for num in prange(range_start, range_end + 1):
for div_num in prange(2, num):
if ((num % div_num) == 0):
break
else:
count_of_primes += 1
return count_of_primesimport pyximport; pyximport.install()
from Primes_cython import prime_py
print(prime_py(0,100000))تنبيه : يجب أن يكون ملف Primes_cython موجود في نفس مجلد الكود
pip install numba
الثوثيق الرسمي لـ numba تقوم Numba بترجمة الوظائف المكتوبة بلغة بايثون إلى لغة الآلة في وقت التشغيل ، باستخدام مترجِم يُدعى الـ LLVM. هذا المُترجم يلتقط الدوال من الـ bytecode قبل أن تذهب إالى المُفسّر الخاص بلغة بايثون ويحولها إلى كود آلة أصلي بلمح البصر ليتم تنفيذها على المعالج مباشرة . وسرعة هذا المترجِم يُمكن أن تُضاهي سرعة لغتي السي والفورتران، بخلاف الحلول الأخرى مع نامبا لست بحاجة إلى استبدال مترجم Python أو تشغيل خطوة ترجمة منفصلة أو حتى تثبيت مترجم السي ، فقط قم بتثبيت المكتبة وإضافة المؤثِت Decorator إلى الكود، ونامبا تقوم بالباقي ! لا يوجد أسهل من هذا ، أبداً ، تابع التجربة والشرح الموجود في الفيديو على اليوتيوب..
from numba import jit
@jit()
def prime_py(range_start, range_end):
count_of_primes = 0
range_start = range_start if range_start >= 2 else 2
for num in prange(range_start, range_end + 1):
for div_num in prange(2, num):
if ((num % div_num) == 0):
break
else:
count_of_primes += 1
return count_of_primesfrom numba import jit , prange
@jit(parallel=True)
def prime_py(range_start, range_end):
count_of_primes = 0
range_start = range_start if range_start >= 2 else 2
for num in prange(range_start, range_end + 1):
for div_num in prange(2, num):
if ((num % div_num) == 0):
break
else:
count_of_primes += 1
return count_of_primesنقوم بفك الضغط ووضعه في مجلد في مكان ما بحاسبنا ، أنا أفضل القرص سي نذهب إلى الـ envirenement path ونضيف مسار المجلد إليه إذن الآن إذا كتبنا pypy في مسطّر الأوامر ، يجب أن يعمل مثل بايثون
تذكير : الأكواد موجودة في المستودع ، والفيديو على اليوتيوب يشرح كل شيء .