Python 3.14 стал быстрее до 30% благодаря новому интерпретатору. В чем магия? — Tproger

Весь секрет в оптимизации и избавлении от гигантского switch на C

Команда CPython продолжает ускорять Python. Так, релиз 3.14 уже включает одну из самых заметных внутренних реформ — новый байт-кодовый интерпретатор.

Благодаря этому улучшению в некоторых случаях производительность увеличивается до 30%, при этом средний прирост оценивается в 3–5%.

Что поменялось?

В старых версиях интерпретатор Python представлял собой один огромный switch на C, который последовательно перебирал инструкции (opcodes) и выполнял соответствующий код.

В новой версии каждая инструкция теперь обрабатывается отдельной мини-функцией, а переходы между ними реализованы через tail calls — особый тип вызова функции, при котором стек вызовов не увеличивается.

Что такое tail call?

Tail call (или «хвостовой вызов») — это вызов функции как последнее действие в другой функции.

Пример:

			def greet():     return say_hello()  # Это tail call  		

В языках, поддерживающих tail call optimization (например, Scheme или Scala), при таком вызове не создается новая запись в стеке — используется текущая. Это экономит память и предотвращает переполнение стека при глубокой рекурсии.

Важно: Python 3.14 не поддерживает оптимизацию хвостовых вызовов для самого Python-кода. Tail calls используются внутри интерпретатора, на уровне C-кода.

Зачем это нужно?

Tail calls позволяют:

• Лучше использовать кеш процессора;
• Уменьшить накладные расходы на переход между операциями;
• Позволить компилятору (например, Clang 19+) оптимизировать код эффективнее, чем при использовании большого switch-блока;
• Разгрузить пайплайн CPU, особенно на современных архитектурах.

Эта техника делает интерпретатор легче и быстрее. Причем, что важно, без изменений в Python-коде разработчиков.

Какие результаты?

На ранних тестах Python 3.14 показывает:

• До 30% ускорения в некоторых нагрузках;
• В среднем +3–5% к производительности без изменения кода;
• Отличную компиляцию и предсказуемость исполнения при использовании Clang 19 и выше.

А что насчет Cython, PyPy и tail call optimization?

• Cython по-прежнему не поддерживает оптимизацию хвостовых вызовов.
• PyPy реализует свои методы ускорения, но пока также не делает TCO.
• В самом Python хвостовая рекурсия по-прежнему вызывает RecursionError, если стек переполнен.

Нужно ли что-то менять в коде?

Нет. Это внутренняя оптимизация интерпретатора CPython, и она работает прозрачно для разработчиков.