专家点出Python之父近期重大宣布，CPython执行速度4年内将翻5倍

交大AI学院副教授魏泽人认为，Python之父Guido van Rossum在今年5月的PyCon US上宣布，要在4年内将CPython的执行速度提升5倍，是Python开发者近期值得关注的议题。他指出，由于这次效能提升的计划，会直接更新到Python官方版本中，“可能是一个很大的转变。”

CPython是以C语言实作的直译器，由于是Python官方组织发布的工具，它也是当前最广泛使用的Python直译器。魏泽人解释，Python的一大缺点，就是执行速度慢，需要靠C语言编写的直译器CPython，来加速Python的执行；在进行大数据分析的相关应用时，为了提升大量运算的需求，也可能搭配如Numpy、TensorFlow等以C语言为主编写的函式库，来提升执行效率。换句话说，Python执行速度慢的问题已经存在已久，过去常见做法，就是与其他编译式语言相搭配，来加快Python执行速度。

不过，这个问题似乎在今年迎来转机。5月时，Guido在微软开发者社群Reactor的一场采访中表示，去年加入微软后，原先想投入Python在资料科学领域的贡献，但在实作AI应用后，发现机器学习领域博大精深，若要精通并对这个领域贡献，可能要花上3～4年时间。因此，他后来选择与微软4位Python核心开发者，共组一个团队，来研究提升CPython效能的方法。团队成员更已经把将相关文件置于GitHub上，计划分4阶段来提升CPython执行速度。

文件中明确列出了4阶段计划时程与内容。首先在第一阶段，将在今年10月要发布的Python 3.10版本中，增加一个适应性、专业化的直译器（interpreter）；第二阶段，则是要在Python 3.11版本中进行多个关键项目的改进，包括提升二元运算符（binary operators）的效能，或是透过更好的物件内存设计，来减少内存管理的资源消耗（overhead）。第三阶段，是要在Python 3.12版本加入小范围使用的简易JIT编译器；最后一个阶段，是要在Python 3.13版本中扩充编译区域，加强编译功能来生成更高级的机器语言（machine code）。

在这4个阶段中，预计每阶段都要提升CPython速度50%，最后达到总执行速度提升5倍的成效。但文件内也指明，某些平台禁止执行过程中的程式码生成（runtime code generation），比如苹果行动装置的iOS平台就是其中一例，对这些平台来说，只有前两阶段有助于提升CPython的效能，也就无法提升5倍速度，只能提升大约2倍。

Guido在PyCon US上，也说明了CPython效能提升，对使用者产生的影响。他指出，受益较大的使用者，是在密集CPU（CPU-intensive）上执行Python程式码、用Python写网站，以及使用Python编写的工具或套件的使用者，未来程式码执行速度会更快；但相对的，使用Numpy、Tensorflow等本来就已经用C语言编写的套件、内存输入输出绑定（I/O-bound）的程式码、多执行绪程式码以及算法效率低下的程式码，对这些使用者来说受益较小，Python效能精进相对较少。

他在访谈中也提到，“加快Python速度”这件事，过去也有不少团队致力于改进。比如脸书5月开源了Cinder专案，这是一个Instagram内部效能导向的CPython 3.8生产版本，透过多种方法实现CPython的效能优化，其中的Cinder JIT几乎支援了所有Python运算程式码，在许多Python效能基准测试中，更可以达到1.5～4倍的速度提升。

Dropbox内部也有Modzelewski和Marius Wachtler等开发人员，开源了Pyston专案，现在已经更版到Pyston 2.2，最新5月的发布指出，Pyston 2.2在Web服务器基准测试中，比普通Python快了30%，这还是保守的说法。这个版本也立基在CPython 3.8.8之上，融合了许多CPython的改变。

不过，由于这些专案都不是Python官方所开发，而是各家企业为了在内部加快Python执行的速度，对CPython所做的修改。因此，魏泽人认为，Guido与微软团队主导的CPython效能改善，是官方标准版本的改变，能对更多Python使用者带来影响。

Python TIOBE流行度即将媲美C、Java

除了Python速度的加快，是未来可关注的焦点，Python近期流行度也大幅提升，根据热门程式语言排行榜TIOBE Index的7月排行公布，前三名C、Java和Python分数前所未有的接近，依照现在的态势，Python也很有机会超过C语言成为第一名。而Python排名的进步，可能与Python在疫情期间被用于寻找对抗病毒的药物有关。

魏泽人则是较以长期观察的角度来评论，认为Python排名提升是许多因素综合的结果。他推测，其中一大关键，可能是Python本身易上手、快速开发、用途广泛的特性，推动学校纷纷开课教授这门程式语言，学生毕业后进入职场，又带动职场IT开发语言的改变，而逐渐巩固了Python的地位。

尤其，Python不只能用于开发网页、后端、行动应用程序以及嵌入式系统的应用，近年来AI的蓬勃发展，更掀起Python的新一波应用浪潮，加上Python虽然无法直接用于系统开发，但能作为胶水语言，并与其他如C、Java等语言搭配使用，无论是用于整合或串接各式各样的系统（例如数据库），或在进行数据计算时，用来连接其他语言编写的函式库等，都有用武之地。

因此，他认为，无论Python日后是否如预期的夺下第一的宝座，未来几年内掉出十名以外的概率较小，毕竟其他可能成为Python竞争对手的语言，如Julia、Rust，教学上还不够普及，仍在发展的阶段。