为什么PHP7执行这个简单循环比Python3快得多？

Question

作为一个非常简单的基准测试，我在PHP 7.0.19-1和Python 3.5.3（命令行）上对同一个Raspberry pi3模型B执行了下面的简单代码

与PHP相比，Python的执行时间是可怕的（74秒对1.4秒）。有谁能帮我理解为什么在Python上执行要花这么长时间？是否有什么地方我做错了，或者一些优化/设置会提高它的性能以达到或超过PHP的性能？或者说Python就是那么慢（当然不是！）？

是的，我看到了this benchmark，它报告PHP 7超越了其他语言，但是您会认为在执行这样一个简单的操作时，这两种语言都会得到相当好的优化。

如果用字符串赋值代替加法，Python执行循环的速度大约是前者的两倍。但这仍然是34秒对1.1秒。

PHP7代码：

<?php

function test($x)
{
    $t1 = microtime(true);
    $a = 0;
    for($i = 0; $i < $x; $i++)
    {
        $a++;
    }
    $t2 = microtime(true);

    echo "Time for $x was " . ($t2 - $t1) . "\n";

    return $a;
}


echo test(100000);
echo test(1000000);
echo test(10000000);

结果： 10万的时间是0.036377191543579 1000000次为0.1850140947571 10000000次为1.3939099311829

Python3代码：

import time
def test(x):
    t1 = time.clock()
    a = 0
    for i in range(x):
        a += 1
    t2 = time.clock()
    print("Time for {} was {}".format(x, t2 - t1))
    return x

print(test(1000000))
print(test(10000000))
print(test(100000000))

结果： 1000000的时间是0.761641 100万 10000000的时间是7.427618000000001 1亿 100000000的时间是74.320387 1亿

更新：是的，在@Amber指出之后，我意识到我完全崩溃了，循环计数器是一个数量级的间隔。尽管如此，答案还是很有趣，所以值得一问。

Answer 1

它们都在一个数量级内，如果使用相同的循环计数运行它们，而不是让Python计数大一个数量级：

PHP:https://ideone.com/3ebkai2.7089s

<?php

function test($x)
{
    $t1 = microtime(true);
    $a = 0;
    for($i = 0; $i < $x; $i++)
    {
        $a++;
    }
    $t2 = microtime(true);

    echo "Time for $x was " . ($t2 - $t1) . "\n";

    return $a;
}


echo test(100000000);

Python：https://ideone.com/pRFVfk4.5708s

import time
def test(x):
    t1 = time.clock()
    a = 0
    for i in range(x):
        a += 1
    t2 = time.clock()
    print("Time for {} was {}".format(x, t2 - t1))
    return x

print(test(100000000))

Answer 2

在CPython 3中，循环本身的速度似乎是后者的两倍：

https://ideone.com/bI6jzD

<?php
function test($x)
{
    $t1 = microtime(true);
    $a = 0;
    for($i = 0; $i < $x; ++$i)
    {
        //1.40s Reassign and use $a.
        //$a += 1;
        //1.15s Use and increment $a.
        //$a++;
        //0.88s Increment and use $a.
        //++$a;
        //0.69s Do nothing.
    }
    $t2 = microtime(true);
    echo "Time for $x was " . ($t2 - $t1) . "\n";
    return $a;
}
echo test(1e8);

https://ideone.com/l35EBc

import time

def test(x):
    t1 = time.clock()
    #>5s
    #from functools import reduce
    #a = reduce(lambda a, i: a + i, (1 for i in range(x)), 0)
    a = 0
    for i in range(x):
        #4.38s
        #a += 1
        #1.89s
        pass
    t2 = time.clock()
    print("Time for {} was {}".format(x, t2 - t1))
    return x

print(test(int(1e8)))

然而，这只是Python的标准实现，它更关心易懂而不是快速。PyPy3.5 v6.0.0例如，在我的笔记本电脑上运行0.06秒而不是1.70秒的空循环。

Answer 3

你们不公平。这两段代码做的不是同一件事。

虽然PHP只增加两个变量（$a和$i），但Python在循环之前生成一个范围。

因此，要进行公平的比较，您的Python代码应该是：

import time
def test2(x):
    r = range(x) #please generate this first
    a = 0

    #now you count only the loop time
    t1 = time.clock()
    for i in r:
        a += 1
    t2 = time.clock()

    print("Time for {} was {}".format(x, t2 - t1))
    return a

啊啊啊，速度快多了：

>>> print(test(100000000))
Time for 100000000 was 6.214772

与

>>> print(test2(100000000))
Time for 100000000 was 3.079545