C运行慢于PyPy

Question

我正在运行这两个代码。 它们都执行相同的数学过程（最多计算序列值），并且按预期方式产生相同的输出。

但是由于某种原因，PyPy代码的运行速度明显快于C代码。

我不知道为什么会这样，因为我期望C代码运行得更快。

如果有人可以帮助我澄清一下，我将不胜感激（也许有更好的方式编写C代码？）

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C代码：

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main()
{
    double Sum = 0.0;
    long n;

    for(n = 2; n < 1000000000; n = n + 1) {
        double Sign;
        Sign = pow(-1.0, n % 2);        

        double N;
        N = (double) n;

        double Sqrt;
        Sqrt = sqrt(N);

        double InvSqrt;
        InvSqrt = 1.0 / Sqrt;

        double Ln;
        Ln = log(N);

        double LnSq;
        LnSq = pow(Ln, 2.0);

        double Term;
        Term = Sign * InvSqrt * LnSq;


        Sum = Sum + Term;
    }


    double Coeff;
    Coeff = Sum / 2.0;
    printf("%0.14f \n", Coeff);

    return 0;
}

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PyPy代码（Python的更快实现）：

from math import log, sqrt

Sum = 0

for n in range(2, 1000000000):
    Sum += ((-1)**(n % 2) * (log(n))**2) / sqrt(n)

print(Sum / 2)

Answer 1

这不足为奇， PyPy默认情况下会执行许多运行时优化，而C编译器默认不会执行任何优化。 戴夫·比兹利（Dave Beazley）的2012年PyCon主题演讲非常明确地涵盖了这一点，并提供了对此发生原因的深刻解释。

每所引用的谈话， C应该超越PyPy当编译优化级别 2或3 （你可以看在斐波那契数代在性能上全断面cpython ， pypy和C开始在这里 ）。

Answer 2

除了编译器的优化级别，您还可以改进代码：

int main()
{
    double Sum = 0.0;
    long n;
    for(n = 2; n < 1000000000; ++n)
    {
        double N = n; // cast is implicit, only for code readability, no effect on runtime!

        double Sqrt = sqrt(N);

        //double InvSqrt;     // spare that:
        //InvSqrt = 1.0/Sqrt; // you spare this division with!

        double Ln = log(N);
        double LnSq;
        //LnSq = pow(Ln,2.0);
        LnSq = Ln*Ln; // more efficient

        double Term;
        //Term = Sign * InvSqrt * LnSq;
        Term = LnSq / Sqrt;

        if(n % 2)
            Term = -Term; // just negating, no multiplication
                          // (IEEE provided: just one bit inverted)

        Sum = Sum + Term;
    }
// ...

现在，我们可以进一步简化代码：

int main()
{
    double Sum = 0.0;
    for(long n = 2; n < 1000000000; ++n)
    //  ^^^^ possible since C99, better scope, no runtime effect  
    {
        double N = n;
        double Ln = log(N);
        double Term = Ln * Ln / sqrt(N);

        if(n % 2)
            Sum -= Term;
        else
            Sum += Term;
    }
// ...