python / python/cpython

Optimize int add/sub for wide exact ints

Aberta
#151,289 6 comentários 0 reações 0 responsáveis Ver no GitHub

Ninguém assumiu esta issue ainda.

interpreter-core performance type-feature
Linguagem predominante
Python
Estrelas
77.2k
Forks
36k
Métricas de merge de PRs
Métricas de PR pendentes

Descrição

CPython has a fast path for compact integers in binary add/sub, but wide exact ints still go through the generic long arithmetic path even when both operands fit in int64_t.

This issue proposes adding a separate fast path for exact PyLong operands that fit in signed 64-bit integers, while preserving the existing compact-int path.

Suggested implementation:

  • Keep the current compact-int specialization unchanged.
  • Add a separate wide-int path for exact ints that fit in int64_t.
  • Preserve current behavior for overflow, subclasses, and other non-exact-int cases.

Motivation:

  • Improve performance for wide integer add/sub without affecting the common compact-int hot path.
  • Avoid adding new opcodes in the compact-int path.
  • Fit within the current interpreter and specialization structure.

Benchmark evidence:

  • I prototyped this locally with a benchmark covering compact and wide add/sub cases.
  • Wide cases improved substantially, while compact cases remained effectively flat.
  • Representative interpreter-only results with JIT disabled:
    • add_wide: about 25% faster
    • sub_wide: about 35% faster
    • add_compact/sub_compact: effectively unchanged

Benchmark script used locally:

"""Microbenchmark compact vs wide int add/sub with pyperf.

Use this with PYTHON_JIT=0 and -S if you want a stable interpreter-only run:

    PYTHON_JIT=0 ./python.exe -S Tools/scripts/bench_wide_int_pyperf.py
"""

from __future__ import annotations

import pyperf


def bench_add_compact() -> int:
    a = 1
    b = 2
    return a + b


def bench_add_wide() -> int:
    a = 10_000_000_000
    b = 1
    return a + b


def bench_sub_compact() -> int:
    a = 1
    b = 2
    return a - b


def bench_sub_wide() -> int:
    a = 10_000_000_000
    b = 1
    return a - b


def main() -> None:
    runner = pyperf.Runner()
    runner.bench_func("add_compact", bench_add_compact)
    runner.bench_func("add_wide", bench_add_wide)
    runner.bench_func("sub_compact", bench_sub_compact)
    runner.bench_func("sub_wide", bench_sub_wide)


if __name__ == "__main__":
    main()
Linked PRs
  • gh-151290

Guia de contribuição

Abrir o guia de contribuição

Primeiros passos

  1. Leia a issue inteira e depois o guia de contribuição do projeto.
  2. Comente na issue dizendo que vai assumir — evita que duas pessoas façam o mesmo trabalho.
  3. Faça um fork do repositório e trabalhe em uma branch.
  4. Abra um pull request que referencie o número da issue.

Direção de pesquisa

Comece revisando o PR vinculado gh-151290 e, em seguida, inspecione a estrutura de especialização do interpretador descrita na issue. Execute Tools/scripts/bench_wide_int_pyperf.py com PYTHON_JIT=0 e -S para comparar os casos de add/sub compact e wide. Considera-se concluído quando operandos wide compatíveis com int64 usam um fast path, enquanto o comportamento de compact, overflow, subclass e non-exact-int permanece inalterado.

Escrita pelo modelo de indexação a partir do texto da issue.

Avaliação

Stack de tecnologia
python
Domínio
performance
Tipo de issue
Refatoração
Dificuldade
4/5
Tempo estimado
3-5 dias
Status de atividade
Estagnada
Clareza
Razoavelmente clara
Facilidade para iniciantes
25/100

Receba novas issues na sua caixa de entrada

Um resumo curto de issues do GitHub para quem está começando.