Linux Software

Benchmark práce s objekty v jazycích C++, Vala a Python

Již delší dobu se chystám programovat v jazyku Vala. Jde o objektově orientovaný jazyk postavený nad GObject. Mima jiného mě zajímala i rychlost výsledného programu. Připravil sem tedy test, který porovnává rychlost práce s třídami a instancemi s ostatními jazyky, ve kterých programuji.

20.9.2011 10:00 | Ondřej Tůma | czytane 6611×

KOMENTARZE

Kompilátor jazyka Vala sám nevytváří binární kód, ale vygeneruje kód v čistém C, který je kompilován běžným kompilátorem, typicky gcc. A protože je inspirován vysokoúrovňovými jazyky a orientován právě na GObject, je interní práce s objekty od ostatních jazyků odlišná. Objekty jsou udržovány v paměti obdobně jako v jazyku Python pomocí referencí. Počítají se tedy reference na objekt, a pokud jsou vynulovány, objekt je z paměti uvolněn.

Test spočívá v definici jednoduché třídy Foo, která má jeden parametr typu integer. Tato třída je následně milionkrát vytvořena, je vyčten její parametr (zavolána metoda instance) a následně zničena. Ještě než přijde řada na zdrojové kódy testů, rád bych uvedl, že jsem si vědom, že kód není nijak optimalizován na konkrétní jazyky a v řadě případů by šel jistě napsat daleko efektivněji. Účelem testu však bylo zjistit, jaké jsou nároky na CPU při běžném použití.

Následují jednotlivé zdrojové kódy, případně jejich variace a výsledný čas měřený nástrojem time. Čas byl měřen třikrát a v grafech jsou použity průměry naměřených hodnot.

C++

V případě C++ jsem do testu začlenil použití třídy (class) bez předka. Rozdíl v použití struktury (struct) je velmi malý a pro srovnání s jazykem Vala vlastně ne zcela vypovídající.

int count = 1000*1000;

class Foo {
private:
    int i;

public:
    Foo(int i){
        this->i = i;
    }
    int geti(){
        return this->i;
    }
};

int main(int argv, char ** argc){
    for (int i = 0; i < (count); i++){
        Foo foo(i);
        foo.geti();
    }

    return 0;
}

C++ class:                                  avg
real    0m0.038s    0m0.039s    0m0.027s     0m0.035s
user    0m0.040s    0m0.032s    0m0.028s     0m0.033s
sys     0m0.000s    0m0.000s    0m0.000s     0m0.000

A také dědění třídy Glib.Object z glibmm, což je c++ wrapper nad glib knihovnou. Rozdíl mezi glibmm a Valou je zejména v tom, že výsledný program nevyžaduje žádnou další knihovnu ke svému provozu.

#include <glibmm/object.h>
#include <glibmm/init.h>

int count = 1000*1000;

class Foo : public Glib::Object {
private:
    int i;

public:
    Foo(int i):Glib::Object(){
        this->i = i;
    }
    int geti(){
        return this->i;
    }
};

int main(int argv, char ** argc){
    Glib::init();
     
    for (int i = 0; i < (count); i++){
        Foo foo(i);
        foo.geti();
    }

    return 0;
}

C++ GObject:                                avg
real    0m5.222s    0m5.308s    0m5.225s     0m5.252s
user    0m5.140s    0m5.176s    0m5.124s     0m5.174s
sys     0m0.004s    0m0.016s    0m0.012s     0m0.011s

Vala

Jazyk Vala může přistupovat k třídám různými způsoby. Nejpodobnější třídě tak jak ji známe z C++ je Struct, který je značně omezen v případě použití jako třídy, nicméně režie okolo vytváření a práce se strukturou se blíží režii v C++, což je dáno zejména tím, že se nepracuje s referencemi.

int count = 1000*1000;

struct Foo {
    public int i;
    public Foo.new(int i){
        this.i = i;
    }

    public int geti(){
        return this.i;
    }
}

public int main(string[] args){
    for (int i = 0; i < (count); i++){
        Foo foo = Foo(){
            i = i
        };
        foo.geti();
    }

    return 0;
}

Vala struct:                                avg
real    0m0.102s    0m0.102s    0m0.105s     0m0.103s
user    0m0.088s    0m0.096s    0m0.096s     0m0.093s
sys     0m0.008s    0m0.000s    0m0.004s     0m0.004s

Další možnost jak vytvořit odlehčenou třídu je použití direktivy [Compact].

int count = 1000*1000;

[Compact]
class Foo {
    public int i;

    public Foo(int i){
        this.i = i;
    }

    public int geti(){
        return this.i;
    }
}

public int main(string[] args){
    for (int i = 0; i < (count); i++){
        Foo foo = new Foo(i);
        foo.geti();
    }

    return 0;
}

Vala compat class:                          avg
real    0m0.393s    0m0.395s    0m0.399s     0m0.396s
user    0m0.388s    0m0.396s    0m0.392s     0m0.392s
sys     0m0.000s    0m0.004s    0m0.004s     0m0.003s

V jazyce Vala lze dále dělit třídy na ty které nejsou děděny z GLib.Object a ty které jsou. Tyto dvě skupiny budou nejčastěji používané a dva předchozí testy jsou malým porušením testu, neboť se snaží optimalizovat výsledný kód. Ty třídy které nejsou potomky GLib.Object mají o něco menší režii.

int count = 1000*1000;

class Foo {
    private int i;

    public Foo(int i){
        this.i = i;
    }

    public int geti(){
        return this.i;
    }
}

public int main(string[] args){
    for (int i = 0; i < (count); i++){
        Foo foo = new Foo(i);
        foo.geti();
    }

    return 0;
}

Vala class:                                 avg
real    0m2.712s    0m2.758s    0m2.404s     0m2.634s
user    0m2.620s    0m2.716s    0m2.372s     0m2.569s
sys     0m0.004s    0m0.012s    0m0.012s     0m0.009s

Na závěr tedy kód a čas v případě použití třídy, která je potomkem GLib.Object. Je asi vhodné dodat, že právě tyto třídy jsou v jazyce Vala preferované, což je vzhledem k nejčastějšímu použití jazyka pochopitelné.

int count = 1000*1000;

class Foo: GLib.Object {
    private string name;
    private int i;

    public Foo(string name, int i){
        this.name = name;
        this.i = i;
    }

    public int geti(){
        return this.i;
    }
}

public int main(string[] args){
    for (int i = 0; i < (count); i++){
        Foo foo = new Foo("This is funcking foo", i);
        foo.geti();
    }

    return 0;
}

Vala GObject:                               avg
real    0m6.042s    0m6.052s    0m6.142s     0m6.079s
user    0m5.956s    0m5.932s    0m6.040s     0m5.976s
sys     0m0.004s    0m0.012s    0m0.008s     0m0.008s

Python

Jak už bylo zmíněno, i Python používá ke správě objektů reference. A jelikož je Python jeden z mých hlavních programovacích jazyků, začlenil i jeho tři testy.

První test používá třídu bez předka. Jde o vlastně starý koncept tříd v Pythonu, který je udržován zejména kvůli zpětné kompatibilitě.

count = 1000*1000

class Foo:
    def __init__(self, name, i):
        self.name = name
        self.i = i

    def geti(self):
        return self.i

for i in xrange(count):
    foo = Foo("This is funcking foo", i)
    foo.geti()

Python class:                               avg
real    0m6.052s    0m5.771s    0m6.066s     0m5.963s
user    0m5.888s    0m5.636s    0m5.912s     0m5.812s
sys     0m0.004s    0m0.020s    0m0.012s     0m0.012s

V druhém testu je použita třída object. Jde tedy o standardní způsob vytváření objektů. Takto vytvořené třídy a jejich instance mají některé další možnosti, a je to poznat i na režii CPU.

count = 1000*1000

class Foo(object):
    def __init__(self, name, i):
        self.name = name
        self.i = i

    def geti(self):
        return self.i

for i in xrange(count):
    foo = Foo("This is funcking foo", i)
    foo.geti()

Python Object:                              avg
real    0m7.129s    0m7.611s    0m6.910s     0m6.883s
user    0m6.972s    0m6.484s    0m6.768s     0m6.741s
sys     0m0.020s    0m0.020s    0m0.028s     0m0.023s

Poslední test stejně jako v C++ nebo Vale používá třídu poděděnou z gobject.GObject. Zde už režie cpu dosahovala poněkud extrémních hodnot.

import gobject

count = 1000*1000

class Foo(gobject.GObject):
    def __init__(self, name, i):
        gobject.GObject.__init__(self)
        self.name = name
        self.i = i

    def geti(self):
        return self.i

for i in xrange(count):
    #glib.init()

    foo = Foo("This is funcking foo", i)
    foo.geti()

Pthon GObject:                              avg
real    0m39.760s   0m39.194s   0m39.332s    0m39.760s
user    0m38.990s   0m38.518s   0m38.658s    0m38.772s
sys     0m0.032s    0m0.020s    0m0.040s     0m0.031s

Grafy

Obr1: Použití základních tříd jazyka.

Obr2: Použití tříd odvozených od GObject implementace v daném jazyku.

Pár slov na závěr

Z uvedených výsledků je zřejmé, že si jazyk Vala nestojí zase až tak špatně. Nicméně vzhledem k tomu, že jde o jazyk určený zejména k tvorbě grafických programů, je škoda, že chybí srovnání s jazyky C# (Mono) a Java. Stejně tak zde chybí test GObjectu v čistém C, který je značněji komplikovanější na použití, bylo by však vidět jak moc si člověk pohorší s výkonem výsledné aplikace.

Výsledný program nebyl nijak optimalizován, to znamená že kompilace probíhala bez dalších parametrů. Stejně tak sem si vědom, že jednotlivé jazyky používají různé vlastní optimalizace a ty, i když nejsou předmětem testu ovlivňují výsledky. A v konečné fázi si rozhodně nemyslím, že typická aplikace vytváří a následně ničí milion objektů. Na druhou stranu rozsáhlá aplikace může takových objektů mít opravdu mnoho, což je ale zcela jiná kapitola.

Jednoznačnou výhodu Valy proti C++ s glibmm vidím zejména v novém přístupu k programování. Jde o jiný jazyk, podobný spíše vysokoúrovňovým jazykům, který je ale šitý na míru GObjectu, tedy GTK+ knihovně. Výsledný kód je ale kompilovaný do binární podoby externím programátorem, a tak nejsou zapotřebí žádné další knihovny, což je vidět i na velikostech výsledných binárek.

KOMENTARZE

Tylko zarejestrowani użytkownicy mogą dopisywać komentarze.

Szukanie oprogramowania

Latest aktual Distributions

1.	Pacman linux Download: 4852x
2.	FreeBSD Download: 9044x
3.	PCLinuxOS-2010 Download: 8541x
4.	alcolix Download: 10916x
5.	Onebase Linux Download: 9631x
6.	Novell Linux Desktop Download: 0x
7.	KateOS Download: 6219x

Latest aktual Software

1.	xinetd Download: 2383x
2.	RDGS Download: 937x
3.	spkg Download: 4693x
4.	LinPacker Download: 9918x
5.	VFU File Manager Download: 3173x
6.	LeftHand Mała Księgowość Download: 7171x
7.	MISU pyFotoResize Download: 2777x
8.	Lefthand CRM Download: 3540x
9.	MetadataExtractor Download: 0x
10.	RCP100 Download: 3089x
11.	Predaj softveru Download: 0x
12.	MSH Free Autoresponder Download: 0x

linuxsoft.cz | Design: www.megadesign.cz