为什么 numba 在我的代码中比 pure python 慢？

Question

我是 python 的新手，我在玩 numba 并编写了一个运行比 numba 中的纯 python 慢的代码。在少量情况下，纯 python 比 numba 快 x4 倍左右，在大量情况下，它们运行几乎相同。是什么让我的代码运行在 numba 中变慢？

from numba import njit
@njit
def forr (q):
    p=0
    k=q
    n=0
    while k!=0:
            n += 1
            k=k//10
    
    h=(abs(q-n*9)+q-n*9)//2 
    for j in range(q,h,-1):
        
        s=0
        k=j
        while k!=0:
            s += k%10
            k=k//10
        
        if s+j==q:
            p=1
            print('Yes')
            break
    if p==0:
        print('No')

Answer 1

我认为你的 Numba 代码运行变慢的原因是因为接下来的事情：

可能您测量了第一个运行函数的时间，在第一次 Numba JIT 编译代码时可能需要几秒钟。要获得正确的时间测量，您需要首先单独调用 numba 函数，以便对其进行 JIT 预编译。
您可能没有提供足够大的输入（输入数字）因此您的函数只需要很少的时间并且 numba 函数有一些开销来启动。如果可能的话，在你的代码中你应该把相当长的算法放在 Numba 函数中，至少需要几十毫秒到运行.
您可能正在测量几个运行秒，您必须在一个循环中测量数百个运行秒的函数才能获得更准确的结果。
您没有将 cache = True 选项放入 @njit 装饰器中，此选项将有助于在每个脚本运行中获取预编译代码，而不是从头开始编译。
Print function call itself inside functions that take little time 可能会占用相当多的时间，因为控制台操作非常慢。最好 return 函数的结果并将它们打印在 Numba 函数之外。

考虑到以上所有内容，我实施了下一个代码来测量您的 Numba 代码，我只是添加了 cache = True 选项并注释掉了 print() 测量时间调用（不要破坏带有数百个的控制台测量时的话）。

下一段代码显示 Numba 变体在我的笔记本电脑上快 29x 倍。此外，下一段代码需要通过命令 pip install numba timerit.

安装一次 pip 模块

Try it online!

import timerit, numba
timerit.Timerit._default_asciimode = True

def forr(q):
    p=0
    k=q
    n=0
    while k!=0:
            n += 1
            k=k//10
    
    h=(abs(q-n*9)+q-n*9)//2 
    for j in range(q,h,-1):
        
        s=0
        k=j
        while k!=0:
            s += k%10
            k=k//10
        
        if s+j==q:
            p=1
            #print('Yes')
            break
    if p==0:
        #print('No')
        pass
        
nforr = numba.njit(cache = True)(forr)
nforr(2) # Heat-up, precompile numba

tb = None
for f in [forr, nforr]:
    tim = timerit.Timerit(num = 99, verbose = 1)
    for t in tim:
        f(1 << 60)
    if tb is None:
        tb = tim.mean()
    else:
        print(f'speedup {round(tb / tim.mean(), 1)}x')

输出：

Timed best=1.029 ms, mean=1.040 +- 0.0 ms
Timed best=35.300 us, mean=35.673 +- 0.3 us
speedup 29.2x

为什么 numba 在我的代码中比 pure python 慢？

Why numba is slower than pure python in my code?

python

performance

numba

processing-efficiency