動的に型指定された言語が遅いのはなぜですか？

Question

静的に型指定された言語と比較すると、動的に型指定された言語を高速化することが困難になる原因。 つまり、実行速度を最適化するのを容易にする静的型付き言語の固有の特性は何ですか？

Answer 1

静的型付き言語で属性/メソッドにアクセスする場合、通常、参照は静的関数アドレスに縮小できます。より遅い仮想メソッドの場合でも、参照はvtableからのオフセットを読み取るだけです。

動的言語では、名前は文字列に基づいています。 foo.barを検索したいですか？ローカル変数のハッシュテーブルでfooを見つけてfooのハッシュテーブルにbarを見つけてください。 PythonやRubyのようないくつかの動的言語では、動的に生成される属性を実装するための追加のルックアップ/メソッド呼び出しがあるかもしれません。

これらの検索のすべては、非常にです。 Pythonには世界で最もよく調整されたハッシュテーブル実装の1つがあり、JavaScriptには何百万ドルもの研究費がかかっています。これらの戦術は機能します - ChromeのJavaScriptとIE 5を比較すると、どれだけ多くのものが表示されますが、静的に関数呼び出しを生成するだけでははるかに困難です。

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「動的な」言語がどのように変わる可能性があるかを言及する必要があります。 Pythonはいくつかの状況でうまくいく変数参照と対話するいくつかの異なる方法を持っていますが、最適化は非常に困難です。 Common LispやSmalltalkなどの他の動的言語は、動的検索/変更がより制御されるため、多くのユースケースで静的言語と均等に競合することができます。

Answer 2

これは、静的型付き言語が機械コードにコンパイルされることが多いからです。一方、動的型付き言語はほとんどの場合、インタープリタによって実行されるためです。

Answer 3

特定のタイプのコンパイル時間の最適化は、変数の正確な型がわかっている場合にのみ実行できます。

動的に型指定された言語には、型を決定し、その型が正しいことを保証するロジックも追加されていることがよくあります。このPythonの例で

Answer 4

ルック：

def fact(n): 
    if n==0: 
     return n 
    return n*fact(n-1) 

nは何ですか？それは数字ですか？それは文字列ですか？前に定義したクラスですか？ コンパイラがどの入力を得るかを知る方法はありません。実行時に多くのチェックを行う必要があります。つまり、単純な操作のために暗黙の作業をしています。

Answer 5

実行時に型が変更される可能性があるため、動的型付き言語は実行時にすべてのチェックを行う必要があります。

スタティック型言語は、コンパイル時にすべての型を解決します。したがって、コストは前に1回消費されます。

これは、動的型指定言語が通常より遅い主な理由です。しかし、考えなければならないことは他にもあります。多くは、コンパイラやインタプリタ、GCの実装、ディスパッチテーブルのレイアウト、ルックアップのアルゴリズムと他の最適化に依存します。

これはすべて実装に依存します。ダイナミックな型付き言語は、コンパイルされた言語よりも高速であり、これを達成するためにより多くの作業が必要です。

Answer 6

動的に型指定された言語は実際には遅くないので、あなたの質問はちょっとです。多くの例が実際にはあるかもしれませんが、他の例は速いです（速いのは "合理的にcと似ています"など）。

多くの動的言語がVM上で実行されているか、または解釈されていても、回避できる速度低下を引き起こす可能性があります。あるレベルでは、完全に動的な状況では不可能な静的言語コンパイラ（または、適切な種類の約束を何かに対して動的ではない動的なもの）で使用できる最適化があります。

しかし、例えばPythonとC++の違いについて考えているのであれば、それは本当に問題である動的対静的ではありません。