PyPy

PyPy — интерпретатор языка программирования Python. PyPy в начале своего существования был интерпретатором Python, написанным на Python. Текущие версии PyPy транслируются из RPython в Си и компилируются. В PyPy встроен трассирующий JIT-компилятор, который может превращать код на Python в машинный код во время выполнения программы.

Цели проекта

PyPy был задуман как реализация Python, написанная на Python. Тот факт, что PyPy реализован на языке высокого уровня, делает его более гибким и позволяет легче экспериментировать с новыми возможностями, чем CPython, а также легко определить области, где он может быть улучшен.

PyPy призван обеспечить единый механизм трансляции. Он поддерживает фреймворк для реализации динамических языков программирования и осуществляет чёткое разделение между спецификацией языка и его реализацией.

Он также призван обеспечить совместимость, гибкость и быстроту реализации языка программирования Python и позволяет реализовывать новые возможности без необходимости программирования на языке низкого уровня.

Трансляция

PyPy состоит из стандартного интерпретатора и транслятора.

Интерпретатор полностью реализует язык Python. Сам интерпретатор написан на ограниченном подмножестве этого же языка, называемом RPython (Restricted Python). В отличие от стандартного Python, RPython является статически типизированным для более эффективной компиляции.

Транслятор является набором инструментов, который анализирует код RPython и переводит его в языки более низкого уровня, такие как C, байт-код Java или CIL. Он также поддерживает подключаемые сборщики мусора и позволяет опционально включать Stackless. Также он включает JIT-компилятор для трансляции кода в машинные инструкции во время исполнения программы.

PyPy как средство реализации интерпретаторов

Компилятор языка RPython можно использовать и для написания интерпретаторов с других языков программирования. Добавив в код такого интерпретатора импорт класса JitDriver и создание его экземпляра, а затем передав в этот класс списки глобальных переменных, изменяемых и неизменяемых в ходе выполнения программы, а также сделав ещё несколько очевидных деклараций, мы, после трансляции с флагом --opt=jit:, получаем работающий JIT-компилятор языка.

История проекта

PyPy является продолжением проекта Psyco, JIT-компилятора для Python, разработанный Армином Риго (Armin Rigo). Цель PyPy в том, чтобы иметь JIT-компилятор с охватом, который не был доступен для Psyco. PyPy начался как исследовательский проект для разработчиков.

Когда проект достиг зрелой стадии развития и официальной версии 1.0 в середине 2007 года, следующий акцент был сделан на выпуск production-ready версии с большей совместимостью с CPython.

Версия 1.1 была выпущена 28 апреля 2009 года.

В марте 2010 года вышла версия 1.2, в которой особое внимание было уделено скорости. Эта версия включает в себя JIT-компилятор, который работает, но не рекомендуется для использования в production.

26 ноября 2010 года была выпущена версия 1.4. Эта версия впервые в режиме JIT-компилятора по скорости превосходит CPython. Также разработчики считают, что эта версия готова для использования в production.

В рамках PyPy разрабатывается специальная версия интерпретатора pypy-stm, в которой реализована программная транзакционная память. Использование транзакционной памяти позволит избавиться от GIL и упростит распараллеливание Python приложений на многоядерных системах.

9 мая 2013 года вышла вторая версия PyPy, в число новшеств которой входит бесстековый режим и новый интерфейс работы с внешними функциями на языке Си — cffi.

10 марта 2016 года вышла пятая версия PyPy, в которой была улучшена производительность, и API CPython получило множество улучшений.

9 августа 2016 года PyPy получил финансирование в размере $200,000 от Mozilla для поддержки Python 3.5.

12 ноября 2016 года вышла версия PyPy2 v5.6, самое главное изменение — стандартная библиотека Python 2.7.12

Поддерживаемые бэкенды

• C — трансляция кода RPython в C и запуск как нативной программы; это стандартный режим работы;
• Python — транслятор PyPy также может быть запущен в интерпретаторе Python или в самом интерпретаторе PyPy, хотя скорость работы будет крайне низкой; эта возможность полезна для отладки.

По состоянию на 2017 год, PyPy отказался от JVM, CIL, JavaScript в качестве бэкендов.

Совместимость с CPython

Версия 5.6.0 совместима с версией Python 2.7.12 и может работать на 32- и 64-битных платформах (кроме Windows, где поддерживается только 32-битная версия). PyPy полностью поддерживает модули, написанные на чистом Python. Для использования двоичных расширений (.so и .pyd) PyPy имеет хорошую поддержку API CPython в виде отдельного модуля cpyext. Для нормальной работы этих расширений требуется их перекомпиляция.

Версия PyPy3 5.5 совместима с CPython 3.3.5.

Также ведётся активная разработка PyPy3.5, реализующей Python 3.5.

Известно, что следующие библиотеки и фреймворки могут работать в PyPy:

• ctypes
• django
• sqlalchemy
• flask
• twisted
• pylons
• IPython
• Selenium
• nevow (en:nevow)
• pyglet (en:pyglet)
• pillow (форк Python Imaging Library)
• lxml
• NumPy (неполная совместимость).
• а также множество других (менее популярных) библиотек