CPython es la implementación de referencia del lenguaje de programación Python . Escrito en C y Python, CPython es la implementación predeterminada y más utilizada del lenguaje Python.
CPython se puede definir como intérprete y compilador, ya que compila el código Python en código de bytes antes de interpretarlo. Tiene una interfaz de función externa con varios lenguajes, incluido C, en el que se deben escribir enlaces explícitamente en un lenguaje distinto de Python.
Una característica particular de CPython es que utiliza un bloqueo de intérprete global (GIL) en cada proceso de intérprete de CPython , lo que significa que dentro de un solo proceso, solo un subproceso puede estar procesando código de bytes de Python a la vez. [2] Esto no significa que no tenga sentido el subproceso múltiple ; El escenario de subprocesos múltiples más común es donde los subprocesos en su mayoría esperan que se completen procesos externos.
Esto puede suceder cuando varios subprocesos prestan servicios a clientes separados. Un subproceso puede estar esperando que un cliente responda y otro puede estar esperando que se ejecute una consulta de base de datos , mientras que el tercer subproceso en realidad está procesando código Python.
Sin embargo, GIL sí significa que CPython no es adecuado para procesos que implementan algoritmos con uso intensivo de CPU en código Python que potencialmente podrían distribuirse en múltiples núcleos.
En aplicaciones del mundo real, las situaciones en las que GIL constituye un cuello de botella importante son bastante raras. Esto se debe a que Python es un lenguaje inherentemente lento y generalmente no se usa para operaciones que requieren un uso intensivo de la CPU o que requieren tiempo. Python se utiliza normalmente en el nivel superior y llama a funciones en bibliotecas para realizar tareas especializadas. Estas bibliotecas generalmente no están escritas en Python y el código Python en otro hilo se puede ejecutar mientras se realiza una llamada a uno de estos procesos subyacentes. La biblioteca que no es de Python a la que se llama para realizar la tarea que requiere un uso intensivo de la CPU no está sujeta al GIL y puede ejecutar simultáneamente muchos subprocesos en varios procesadores sin restricciones.
La simultaneidad del código Python sólo se puede lograr con procesos de intérprete CPython separados administrados por un sistema operativo multitarea . Esto complica la comunicación entre procesos Python concurrentes , aunque el módulo de multiprocesamiento lo mitiga un poco; significa que las aplicaciones que realmente pueden beneficiarse de la ejecución simultánea de código Python se pueden implementar con una sobrecarga limitada .
La presencia de GIL simplifica la implementación de CPython y facilita la implementación de aplicaciones multiproceso que no se benefician de la ejecución simultánea de código Python. Sin embargo, sin un GIL, las aplicaciones multiprocesamiento deben asegurarse de que todo el código común sea seguro para subprocesos.
Aunque se han hecho muchas propuestas para eliminar el GIL, el consenso general ha sido que, en la mayoría de los casos, las ventajas del GIL superan las desventajas; En los pocos casos en los que el GIL es un cuello de botella, la aplicación debe construirse alrededor de la estructura multiprocesamiento. Para ayudar a permitir un mayor paralelismo, en octubre de 2023 se lanzó una mejora para permitir un GIL separado por subintérprete en un único proceso de Python y se describió como "hilos con opción de compartir". [3] [4]
Después de varios debates, en 2023 se lanzó un proyecto para proponer que el GIL sea opcional a partir de la versión 3.13 de Python, [5] cuyo lanzamiento está previsto para octubre de 2024. [6]
Unladen Swallow era una rama de optimización de CPython, destinada a ser totalmente compatible y significativamente más rápida. Su objetivo era lograr sus objetivos complementando la máquina virtual personalizada de CPython con un compilador justo a tiempo creado con LLVM .
El proyecto había fijado el objetivo de mejorar la velocidad en un factor de cinco con respecto a CPython; [7] este objetivo no se cumplió. [8]
El proyecto fue patrocinado por Google y los propietarios del proyecto, Thomas Wouters, Jeffrey Yasskin y Collin Winter, son empleados de Google a tiempo completo; sin embargo, la mayoría de los contribuyentes al proyecto no eran empleados de Google. [9] Unladen Swallow estaba alojado en Google Code . [10]
Como muchas cosas relacionadas con el lenguaje Python, el nombre Unladen Swallow es una referencia a Monty Python , específicamente al chiste sobre la velocidad del aire de las golondrinas descargadas en Monty Python y el Santo Grial .
Aunque no alcanzó todos los objetivos publicados, Unladen Swallow produjo algo de código que se agregó a la implementación principal de Python, como mejoras al módulo cPickle. [11]
En julio de 2010, algunos observadores especularon sobre si el proyecto estaba muerto o moribundo, ya que aún no se había publicado el hito del cuarto trimestre de 2009. [12] El tráfico en la lista de correo de Unladen había disminuido de 500 mensajes en enero de 2010 a menos de 10 en septiembre de 2010. [13] También se ha informado que Unladen perdió la financiación de Google. [14] En noviembre de 2010, uno de los principales desarrolladores anunció que "Jeffrey y yo hemos sido incorporados a otros proyectos de mayor importancia para Google". [15]
La rama de desarrollo del cuarto trimestre de 2009 se creó el 26 de enero de 2010, [16] pero no se realizó publicidad en el sitio web. Además, con respecto a los planes a largo plazo, y como el proyecto no llegó a la versión Python 2.7, se aceptó una propuesta de mejora de Python (PEP) [8] , que proponía una fusión de Unladen Swallow en una rama especial py3k-jit del repositorio oficial de Python. . En julio de 2010, este trabajo estaba en curso. [17] Esta fusión habría tomado algún tiempo, ya que Unladen Swallow se basó originalmente en Python 2.6 [18] con el cual Python 3 rompió la compatibilidad (consulte Python 3000 para más detalles). Sin embargo, el PEP fue posteriormente retirado.
A principios de 2011 quedó claro que el proyecto había sido detenido. [19]
Las plataformas de nivel 1 oficialmente admitidas son Windows , Linux y macOS . (También Raspberry Pi OS y Linux para s390x en el nivel inferior).
Más plataformas tienen implementaciones funcionales, que incluyen: [23]
PEP 11 [24] enumera las plataformas que no son compatibles con CPython por la Python Software Foundation . Estas plataformas aún pueden ser compatibles con puertos externos. Estos puertos incluyen:
Los puertos externos no integrados a la versión oficial de CPython de Python Software Foundation, con enlaces a su sitio de desarrollo principal, a menudo incluyen módulos adicionales para funcionalidades específicas de la plataforma, como API de gráficos y sonido para PSP y SMS y API de cámara para S60. Estos puertos incluyen:
Estas versiones de Python se distribuyen con distribuciones empresariales de Linux actualmente compatibles. [33] El estado de soporte de Python en la tabla se refiere al soporte del equipo central de Python, y no del mantenedor de la distribución.
CPython es una de varias implementaciones de Python con "calidad de producción", que incluyen: Jython , escrito en Java para la máquina virtual Java (JVM); PyPy , escrito en RPython y traducido a C; y IronPython , escrito en C# para Common Language Infrastructure . También hay varias implementaciones experimentales. [55]