Python과 Perl의 속도

얼마전에 종강한 오토마타이론 강좌 막판에 간단한 프로그래밍 숙제가 있었습니다. 정해진 형식으로 표현된 임의의 DFA를 입력받아서 최소화시키는 프로그램을 작성하는 문제였는데, 채점하면서 여러가지 이야기거리가 생기더군요. 이 중에서 다른 이야기는 다른 글타래에 따로 쓰기로 하고, 이 자리에서는 Python과 Perl의 충격적인 비교 사례를 하나 이야기해볼까 합니다. 혹시 제가 뭔가를 잘못 알아서이거나 혹은 지극히 당연한 이야기일지도 모르지만, 어쨌든 제게는 무척 쇼킹한 사건이었습니다. (절대로 비건설적인 플레임을 유도할 생각은 없습니다.)

숙제의 명세 중에 비록 낮은 배점이긴 했지만 ‘수행 속도 측정’에 대한 부분이 들어있었습니다. 입력 자료 처리와 분석, 검증, 출력 등을 포함하는 전체 프로그램의 수행 속도를 재는건 아니었고, 순수하게 minimization 알고리즘만의 수행 속도를 재는 것이었습니다. (공학적 마인드로 무장한 실전 프로그래밍 강좌가 아니라 논리적 마인드를 요구하는 오토마타‘이론’ 강좌였으니까요. 즉, 속도에 대한 요구는 그저 ‘덤’ 정도였을 뿐이죠.) 구현 언어에 제한을 두지 않았던지라 비교 평가는 같은 언어끼리만 하기로 했었습니다만, 비교를 안 할래야 안 할 수 없는 일이 벌어지고 말았습니다.

저는 구현 언어로 Python을 선택했습니다. 선택하던 순간부터 이미 속도 문제는 신경쓰지 않기로 마음먹은 것이었고, 채점 기준 상 어차피 같은 언어끼리만 속도를 비교하여 평가한다는 사실도 크게 작용했습니다. 어디까지나 ‘가능한 한 적은 작업량으로 빠르고 편하게 숙제를 해치우는’ 데에 포인트를 둔 선택이었죠. 결과적으로 수강생 30여명 중에서 Python으로 제출한 사람은 저뿐이었고 Perl로 작성해서 제출한 사람 또한 한 사람 뿐이었습니다. 물론 Python과 Perl은 서로 다른 언어이므로 공식적으로 비교 대상이 되지는 않았지만, 둘 다 (제가 알기로는) 런타임 인터프리터에 의존하는 스크립트 언어고, 실제로 이 언어들이 지향하는 타겟 영역에도 상당히 큰 교집합이 있으므로, 상식적으로라면 이들 간의 속도 차이도 어느 정도 일리있는 범위 내에 있어야 정상이라고 믿었습니다. 어떤 작업을 어떤 방식으로 수행하는 경우냐에 따라 속도 차이라는 것도 얼마든지 뒤집히거나 더 벌어질 수 있겠지만, 그래도 역시 상식적인 범위 내에서 왔다갔다하리라 믿었습니다. 하지만...

약 7000배! :shock:

Perl은 의외로 빠른 언어라고들 합니다. Python이 꽤 무거운 언어라는 지적도 여기저기에서 본 것 같습니다. 예. 알고 있었습니다. 같은 스크립트 언어라고 해도 분명히 Perl이 Python보다 빠르리라는 정도는 저도 대충 예상하고 있었습니다. 알고 있다고 믿었죠. 그런데.... 7000배라니요!!!! 300개의 상태들과 세 개의 입력 문자를 갖고, unreachable states가 약 60개 정도이며, 이런 unreachable states들만 파악해서 떼어내면 더이상 동치인 상태 쌍이 없는 DFA를 입력했을 때, 제 Python 스크립트가 약 5분 30여초에 걸쳐 계산하는 반면 Perl 스크립트는 48 밀리초에 끝내더군요.

물론 제 Python 프로그램도 제 능력으로 할 수 있는 한 최선을 다해서 속도를 위한 최적화를 해 두었습니다. 심지어 애초에 Python을 선택하던 당시의 의도와는 달리 대부분의 ‘Python 다움’마저 포기하면서까지 말이죠. DFA 최소화 알고리즘 자체도 (가장 덜 엘레강스하고 구현하기 귀찮음에도 불구하고) 가장 효율적인 녀석을 선택했습니다. 그나마 재귀적으로 표현된 알고리즘을 당연히 iteration으로 완전히 풀어버렸고, 루프 속에서는 Python 내부적으로 비싼 일이 벌어질지 모르는 모든 경우를 배제했다고 생각합니다.

혹시 Perl로 제출된 프로그램은 뭔가 기똥찬 선형 알고리즘을 쓰고있나 싶어서 (Perl을 전혀 모름에도 불구하고) 열심히 들여다보았으나, 루프 구조와 각 장소의 변수명 등으로 볼 때 분명히 저와 거의 똑같은 작업을 똑같은 절차로 수행하고 있었습니다. 게다가, 예를들어 list의 메모리 동적 할당처럼, 제가 Python 코드를 작성하면서 그렇게 조심스러웠던 비싼 자료구조까지도 Perl 코드에서는 아낌없이 쓰고 있는 듯이 보였습니다.

유일하게 한 가지 의심스러운 부분이 있다면, 개념대로 편안하게 코딩하고자 하는 욕심에 DFA class를 만들고 minimization 함수를 DFA 클래스의 메서드로 구현했다는 점 뿐입니다. 결국 끝까지 포기하지 못한 Python스러움의 한가지이긴 한데, 설마 이게 그렇게 큰 죄였을까요? :cry:

기왕에 수강한 강좌에서 (덤으로나마) 공학적 시점에서의 효율을 요구했으니 잠시 고민해봤던 것일 뿐, 제 연구 분야의 성격 상 앞으로는 (아마도 평생) 이런 류의 효율 문제와 싸울 일이 없을거고 (간단히 말하자면 기나 아니냐의 문제일 뿐이거든요) 저 자신도 별로 관심 없이 지내던 영역입니다만, 역시 아무래도 저같은 사람이야말로 조엘이 말하는 문제아인가봅니다. 제가 선택한 분야의 연구를 평생 하겠노라고 결심한 이상, 중간에 잠시라도 실전 (field) 개발 현장에 취직해서 월급받을 생각은 싹 버려야겠습니다. 순수하게 이론에 투자하는 연구소가 아닌 이상 저같은 사람을 고용하려는 곳도 웬만해서는 없겠지만 말이죠. ^^;;

PS: 변명같기는 하지만, 아무리 생각해봐도 7000배라는 극단적인 차이가 ‘제가 Python 코드를 멍청하게 짰기 때문’은 아닌 것 같습니다. 오히려 Perl 프로그램 쪽이 도저히 믿을 수 없을 만큼 너무나 빠른 속도로 동작하고 있다는 생각이 듭니다. 왜냐하면, 위에서 말한 예제 DFA에 대한 Perl 프로그램의 처리 속도인 48 밀리초는 C로 구현한 코드를 컴파일해서 실행했을 때의 속도와 거의 차이가 없는 (기껏해야 10배 남짓) 경이로운 속도거든요. :shock: