☠️ 👩🏾‍🚒 🤜🏾 是否值得从Python切换到Nim以提高性能？ 🔥 ☯️ 🍔

Nim是Python语法和C性能的结合，

几周前，我在浏览GitHub时遇到了一个奇怪的存储库：该项目完全是用Nim编写的。在那之前，我没有遇到过他，这次我决定弄清楚那是哪种动物。

起初我以为我落后于时代，这是许多与我不同的人积极使用的通用编程语言之一。然后我决定研究它。

这是我的结论：

实际上，这种语言在狭窄的人群中很流行。
也许应该是这样。

因此，我将向您介绍一些有关Nim的经验，简要介绍其中的编程功能，并尝试将其与Python和C进行比较。展望未来，我注意到这种语言对我来说非常有前途。

在工作室编码！

例如，我决定在Nim中写一些比世界打招呼更复杂的东西：

似乎没有什么多余的，对吧？看起来是如此简单，即使您以前从未听说过Nim，也可以轻松找出它的作用。（程序将输出：“ num：5 i：5”）

因此，让我们从某个地方分析一下我们似乎熟悉的东西。

变量声明

这对JavaScript开发人员来说是非常痛苦的。虽然有些语言使用var，有些语言使用let，但是JS和Nim允许您在声明变量时同时使用这两种语言。但是，需要注意的是，它们在Nim中的工作方式不同于在JS中的工作方式。但是稍后会更多。

积木

为了表示Nim中的新块，我们使用冒号后接缩进线。一切都像在Python中一样。

关键词

循环和if语句看起来都像是一段Python代码。实际上，从第5行开始的所有内容都是Python代码（假设我们定义了echo函数）。

因此，可以，Nim中也可以使用许多Python关键字和运算符：not，is，and，or等等。

也就是说，到目前为止，我们没有在Nim中看到什么特别的东西：Python的最差版本（就

语法而言），考虑到需要使用let或var声明变量的事实。

我们可以在这里停下来，但是有一个很大的“但是”：Nim是一种静态类型的语言，其运行速度几乎与C语言一样快，

好了，现在再进行一次对话。让我们来看看。

性能测试

在深入探讨Nim的语法（尤其是到目前为止尚未看到的静态类型的部分）之前，让我们尝试评估其性能。为此，我编写了一个简单的实现来计算Nim，Python和C中的第n个斐波那契数。

为了公平起见，我基于Leetcode解决方案（选项1）对实现进行了标准化，并尝试在所有三种语言中尽可能严格地坚持下去。

您当然可以提醒我有关LRU Cache的信息。但是目前，我的任务是使用标准方法，而不是尝试优化计算。所以我选择了一个简单的实现。

以下是计算第40个斐波纳契数的结果：

是的，严格来说，不能将实验称为“干净”，但这与进行更认真测试的其他发烧友的结果相关[1] [2] [3]。

我为本文编写的所有代码都可以在GitHub上找到，包括有关如何运行此实验的说明。

那么，为什么Nim比Python快得多？

好吧，我要说有两个主要原因：

Nim是一种编译语言，而Python是一种解释语言（更多内容请参见）。这意味着在运行Python程序时需要做更多的工作，因为必须先解释该程序，然后才能运行。这通常会使语言变慢。
Nim是静态类型的。尽管在我之前显示的示例中没有类型声明，但稍后我们将看到它确实是静态类型的语言。对于动态类型的Python，解释器还有很多工作要做，以适当地定义和处理类型。它还会降低性能。

工作速度增加-编码速度降低

这是Python Docs关于解释语言的说法：

« / , , ».

例如，这很好地概括了Python和C之间的折衷。您可以在Python中做的任何事情都可以在C中做，但是C程序将运行许多倍。

但是您将花费更多的时间编写和调试C代码，因为它笨拙且可读性差。这就是为什么不再需要C且Python受欢迎的原因。换句话说，Python要简单得多（当然，是相比而言）。

因此，如果Python在光谱的一端，而C在光谱的另一端，则Nim试图在中间找到某个位置。它比Python快得多，但编程起来却不像C难。

让我们看一下计算斐波纳契数的实现。

从：

#include <stdio.h>
int fibonacci(int n) {
    if (n <= 1) {
        return n;
    } 
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2);
}

int main(void) {
    printf("%i", fibonacci(40));
}

蟒蛇：

def fibonacci(n):
    if n <= 1:
        return n
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

print(fibonacci(40))

尼姆：

proc fibonacci(n: int): int = 
    if n <= 1:
        return n
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

echo(fibonacci(40))

尽管Nim在其过程（函数）语法中使用“ =”符号，但总的来说，编写代码比使用C语言要容易得多。

也许这确实是一个值得权衡的选择吗？比Python难写一点，但是它的运行速度快十倍。我可以忍受。

Nim语法

import strformat

#    https://nim-lang.org/

type
  Person = object
    name: string
    age: Natural #      

let people = [
  Person(name: "John", age: 45),
  Person(name: "Kate", age: 30)
]

for person in people:

  echo(fmt"{person.name} is {person.age} years old")

我只是指出关键功能。

变数

我们使用var，let或const声明变量。

var和const的工作方式与JavaScript中的工作方式相同，但是让我们有一个不同的故事。

JavaScript let在范围方面与var不同，Nim let表示一个变量，其值在初始化后不能更改。在我看来，它就像Swift。

但这不等于常量吗？- 你问。

没有。在Nim中，const和let之间的区别如下：

对于const，编译器必须能够在编译时确定该值，而对于let，则可以在运行时确定该值。

文档中的示例：

const input = readLine(stdin) # Error: constant expression expected
let input = readLine(stdin)   #

另外，可以像这样声明和初始化变量：

var
   a = 1
   b = 2
   c = 3
   x, y = 10 #   x  y   10

功能

Nim中的函数称为过程：

proc procedureName(parameterName: parameterType):returnType =
   return returnVar

鉴于该语言在许多方面与Python相似，因此当您初次看到它们时，这些过程似乎有些奇怪。

使用“ =”而不是“ {”或“：”显然会造成混淆。在同一行中编写过程，一切都会好一点：

proc hello(s: string) = echo s

您还可以获得函数的结果：

proc toString(x: int): string =
   result =
       if x < 0: “negative”
       elif x > 0: “positive”
       else: “zero”

感觉您仍然需要以某种方式返回结果，但是在这种情况下，结果不是变量-它是关键字。因此，从Nim的角度来看，上述代码段是正确的。

您还可以重载过程：


proc toString(x: int): string =   
    result =     
        if x < 0: "negative"     
        elif x > 0: "positive"     
        else: "zero"  
proc toString(x: bool): string =   
    result =     
        if x: "yep"     
        else: "nope"
echo toString(true) #  "yep"
echo toString(5) #  "positive"

条件和周期

它与Python有很多关系。

# if true:

# while true:

# for num in nums:

例如，要遍历列表，可以使用countup（开始，完成）或countdown（开始，完成）来代替range（）。您可以更轻松地完成它，并在开始时将其用于i..finish

用户输入和输出

let input = readLine(stdin)
echo input

与Python相比，readLine（stdin）等效于input（），echo等效于print。

echo可以带或不带括号。

我的目标是使您对Nim有了基本的了解，而不是重述其所有文档。因此，我结束了语法，然后继续讲其他语言功能。

额外功能

面向对象编程

Nim不是一种面向对象的语言，但确实为使用对象提供了最少的支持。当然，他远离Python类。

巨集

Nim支持宏和元编程，并且开发人员似乎对此非常重视。这是三个课程系列中其自身部分的主题。

小例子：

import macros  macro myMacro(arg: static[int]): untyped =  
   echo arg

myMacro(1 + 2 * 3)

基本数据类型

string, char, bool, int, uint  float.

您还可以使用以下类型：

int8, int16, int32, int64, uint8, uint16, uint32, uint64, float32, float64

另外，与Python不同，Nim中的字符串是可变类型。

与Python不同，Nim使用“＃”字符和“ [”和“]”组合来进行多行注释。

# a comment#[
a
multi
line
comment
]#

编译JavaScript

Nim可以将其代码转换为JavaScript。不知道是否有很多人来使用它。但是有一个用Nim编写的Snake浏览器游戏的例子。

迭代器

Nim迭代器更像Python生成器：

iterator countup(a, b: int): int =
   var res = a
   while res <= b:
       yield res
       inc(res)

区分大小写和下划线Nim仅对第一个字符区分大小写。

也就是说，他区分HelloWorld和helloWorld，但不区分helloWorld，helloworld和hello_world。因此，例如，以下过程将正常工作：

proc my_func(s: string) =
   echo myFunc("hello")

尼姆有多受欢迎？

Nim在GitHub上拥有近10,000个星星。这是一个明显的优点。不过，我尝试从其他来源估算该语言的普及程度，当然，它的普及程度还不高。

例如，在2020 Stack Overflow Survey中甚至没有提到Nim 。我在LinkedIn上找不到Nim开发人员的工作（即使在全球范围内也是如此），并且在Stack Overflow上搜索[nim-lang]标签仅返回了349个问题（对于Python来说，这大约为1,500,000，而对于Swift则为270,000）

。因此，可以假设大多数开发人员都没有使用过它，并且许多人从未听说过Nim语言，这是公平的。

取代Python？

老实说，我认为Nim是很酷的语言。为了撰写本文，我研究了所需的最低要求，但这足够了。尽管我还没有对它进行深入的研究，但我计划将来使用Nim。就个人而言，我是Python的忠实拥护者，但我也喜欢静态类型的语言。因此，对我而言，在某些情况下，性能的提高可以弥补轻微的语法冗余。

虽然基本语法与Python非常相似，但更为复杂。因此，大多数Python爱好者可能对它不感兴趣。

另外，不要忘记Go语言。我相信你们中的许多人在阅读时都已经想到了这一点，这是正确的。尽管Nim的语法更接近于Python的语法，但就性能而言，它与诸如``简化的C ++''之类的语言精确竞争。

我曾经测试过Go的性能。特别是对于斐波那契（40），它的工作速度与C一样快。

但仍然：Nim可以与Python竞争吗？我非常怀疑。我们看到了提高计算机性能和简化编程的趋势。而且，正如我指出的那样，即使Nim提供了良好的语法/性能折衷，我认为击败纯粹和通用的Python还不够。

我与一位Nim Core开发人员进行了交谈。他认为Nim更适合从C ++迁移的人员，而不是python专家。

Nim可以与Go竞争吗？可能（如果Google允许）。Nim语言与Go一样强大。而且，Nim对C / C ++功能（包括宏和重载）有更好的支持。

但是，下次还会有更多关于此的信息。

是否值得从Python切换到Nim以提高性能？