Когда Python становится слишком медленным: пишем C‑расширение с нуля и сравниваем с pybind11 (бонус JIT‑компилятор)

Недавно я прочел статью про pyrusmorph — python обёртку над 30-летним с++ ядром libmorph/rus. Бенчмарки удивили: в 30 раз быстрее PyMorphy3 при обработке текста. После я задумался. Как это вообще работает? Почему мы пишем import pyrusmorph и получаем доступ к нативному с++ коду и функциям прямо внутри python.

В статье я предлагаю пройти этот путь с нуля. Разобраться, как устроен Python «под капотом», написать своё расширение на чистом C‑API, а потом посмотреть, как эту боль лечит pybind11. В конце — бенчмарки и практические советы, когда вообще стоит лезть в c++ для оптимизации. Бонус — немного о компиляторе python кода (JIT‑компилятор)

Часть 1. Почему Python медленный? Анатомия PyObject

С начало нужно понять, что именно тормозит. Возьмём простую задачу: посчитать сумму квадратов для списка из миллиона чисел.