LLVM&Swift之父推出全新AI开发语言Mojo，快Python 35k+倍！

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高级前端进阶

今天给大家带来的主题是适用于所有 AI 开发人员的新编程语言-Mojo，话不多说，直接开始！

1.什么是 Mojo

Mojo Lang 是一种革命性的编程语言，其是 Python 语言的超集，提供了利用整个 Python 库生态的能力，目标是提供比 Python 更高的执行速度和效率，一些基准测试显示它的速度最高可达 Python 的 35,000 倍。

同时，Mojo 提供了比 Python 和 Ruby 等其他语言更好的内存管理和执行速度，可用于各种应用程序，包括但不限于以下场景：

• Web 开发：Mojo 有一个内置的 Web 服务器，并为开发 Web 应用程序提供了简单直观的语法，可用于构建基于 Web 的应用程序和 API。
• 科学计算：Mojo 对复杂计算和数值运算的强大支持使其成为科学计算的绝佳选择，可用于开发模拟、数据分析工具和数学模型。
• 系统编程：Mojo 的底层功能和对系统级编程的支持使其非常适合开发操作系统、设备驱动程序和其他系统级应用程序。
• 游戏开发：Mojo 的高性能功能以及对图形和声音的支持使其成为游戏开发的绝佳选择。
• 网络编程：Mojo 对异步 I/O 和并发的支持使其非常适合开发网络应用程序，例如服务器和客户端
• AI 人工智能：Mojo 的快速执行速度和对复杂计算的支持使其成为开发机器学习、自然语言处理和计算机视觉等 AI 应用程序的绝佳选择。

总体来看，Mojo 语言专为在 GPU、运行 CUDA（Compute Unified Device Architecture，显卡厂商 NVIDIA 推出的运算平台） 和其他加速器等 AI 硬件上进行编程而设计。借助内置的自动调整功能，Mojo Lang 可以针对目标硬件优化代码，确保最佳性能。

2.关于 Mojo Lang 的五件事

起源和创建者

Mojo 语言来自 Chris Lattner 创立的公司，Apple 工作期间他创建了 Swift 编程语言和 LLVM（Low Level Virtual Machine） 编译器工具链（LLVM 是一组编译器和工具链技术，可用于开发任何编程语言的前端和任何指令集架构的后端）。

Mojo 是一种面向 AI 开发人员的编程语言，旨在将 Python 的可用性以及与 Python 生态系统的完全兼容性与 C 性能相结合。 底层系统编程和高级编译功能通过 MLIR（Multi-Level Intermediate Representation，多级中间表示编译器框架）实现。

Mojo 于 5 月 2 日面世，旨在弥合研究与生产之间的差距，利用 Python 语法以及系统编程和编译时元编程。 Modular（AI 基础设施公司） 让 Mojo 比 C++ 更快，比 Nvidia 的 CUDA 更容易破解，并且和 Rust 一样安全。

Python 的超集

Mojo Lang 是 Python 的超集，这意味着开发者无需学习一门全新的语言即可利用它的优势。 如果已经精通 Python，则可以轻松过渡到 Mojo Lang。

def your_function():
    let x: Int = 42
    let y: F64 = 17.0

    let z: F32
    if x != 0:
        z = 1.0
    else:
        z = foo()
    print(z)

def foo() -> F32:
    return 3.14

your_function()
           

强类型检查

Mojo 语言添加了强类型检查，这对于内存管理的优化性能和错误检查至关重要。 此功能允许开发人员编写更安全、更高效的代码。

struct Array[T: AnyType]:
    fn __getitem__(self, idx: Int) -> T: ...
    fn __getitem__(self, idx: Range) -> ArraySlice: ...           

尽管开发者仍然可以像在 Python 中那样使用灵活的类型，但 Mojo 允许使用严格的类型检查。类型检查可以使代码更可预测、更易于管理和更安全。使用强类型检查的主要方法之一是使用 Mojo 的 struct 类型，如上面的示例。

所有权系统和借用检查器

Mojo Lang 包括类似于 Rust 的所有权系统和借用检查器，并支持使用指针的手动内存管理，如 C++。 这为开发人员提供了对内存使用的更多控制，从而优化了代码。

// 定义内存管理函数
lit_memset_opt(ptr: DTypePointer[ui8], value: scalar<ui8>, count: Int)
memcmp[type: DType](s1: DTypePointer[type], s2: DTypePointer[type], n: Int) -> Int
memcpy[type: AnyType](dest: Pointer[type], src: Pointer[type], count: Int)           

未来开源版本

虽然 Mojo Lang 目前还没有对外开放，但会在未来开源。 这将使开发人员能够为语言的发展做出更多贡献，并从社区的集体知识中受益。

3.Mojo 与其他语言比较

以下是 Mojo 编程语言与其他语言的一些比较.

C++ 与 Mojo

Mojo 是一种高级语言，具有比 C++ 更简单的语法和更好的内存管理。 C++ 更成熟，有更多可用的库和资源。

Mojo 有一个垃圾收集器，可以更容易地管理内存，而 C++ 需要手动内存管理。 C++ 更适合系统编程和游戏开发，而 Mojo 更适合 Web 开发和科学计算。

Java 与 Mojo

Mojo 比 Java 更快，内存效率更高。 Java 更适合跨平台开发，并且拥有更大的社区。 Java 的虚拟机允许它在任何平台上运行，而 Mojo 是针对特定平台编译的。 Mojo 对并发性和并行性的支持比 Java 更好。 Java 更适合企业开发，而 Mojo 更适合 Web 开发和科学计算。

Python 与 Mojo

对于复杂的计算，Mojo 比 Python 更快更好。

但 Python 拥有更大的社区、更多的资源，并且更容易学习。 Python 有许多库和框架，可以轻松开发应用程序。 而 Mojo 更适合科学计算、Web 开发和系统编程， Python 则更适合机器学习和数据分析。

Rust 与 Mojo

Mojo 的语法比 Rust 更简单，更容易学习，而 Rust 提供了更多的内存安全保证，并拥有更成熟的库和框架。 Rust 更适合系统编程、游戏开发和以安全为中心的应用程序，而 Mojo 更适合 Web 开发、科学计算和系统编程。

Go 与 Mojo

Mojo 对面向对象编程提供了更好的支持并且语法更简单，而 Go 对并发和并行性的支持更好并且拥有更大的社区。 Go 更适合网络编程和分布式系统，而 Mojo 更适合 Web 开发、科学计算和系统编程。

JavaScript 与 Mojo

Mojo 是一种编译语言，在某些类型的应用程序中比 JavaScript 表现更好。

JavaScript 拥有更大的社区，更适合前端 Web 开发。 Mojo 比 JavaScript 对并发和并行性有更好的支持。 JavaScript 更适合 web 开发，而 Mojo 更适合 web 开发和科学计算。

Ruby 与 Mojo

Mojo 比 Ruby 更快，内存效率更高，但 Ruby 拥有更大的社区，更适合快速应用程序开发。

Ruby 有许多库和框架，可以轻松开发应用程序。 Mojo 更适合 Web 开发和科学计算，而 Ruby 更适合 Web 开发和快速原型制作。

PHP 与 Mojo

Mojo 比 PHP 更快且可扩展性更强，但 PHP 拥有更大的社区并且更适合 Web 开发。

PHP 有许多库和框架，可以轻松开发 Web 应用程序。 Mojo 更适合网络开发和科学计算。

Swift vs Mojo

Mojo 是一种跨平台语言，可用于移动和桌面开发，而 Swift 主要用于 iOS 和 macOS 开发。

Swift 更适合开发原生移动应用程序，而 Mojo 更适合 Web 开发、科学计算和系统编程。

Kotlin vs Mojo

Mojo 是一种比 Kotlin 更简单的语言，学习曲线更小，而 Kotlin 更通用，对 Android 开发有更好的支持。

Kotlin 对函数式编程支持较好，而 Mojo 支持面向对象编程。 Kotlin 更适合开发 Android 应用程序，而 Mojo 更适合 Web 开发和科学计算。

4.使用 Mojo Lang 优化代码

Mojo Lang 提供了多种功能来帮助开发人员优化代码以获得最佳性能。

• 导入 Python 代码：只需将 Python 代码导入 Mojo，无需修改即可将其执行速度提高 14 倍。
• 使用 struct 关键字添加类型：使用 Mojo 的内置 struct 关键字将类型集成到 Python 实现中可将性能提高 500 倍。
• 查询向量宽度：在内部循环中调整向量宽度可获得 1000 倍的性能增益。
• 内置并行化功能：利用 Mojo 的内置并行化功能可以将速度提高 2000 倍。
• 用于高效缓存的平铺实用程序：Mojo 的平铺实用程序使开发人员能够更有效地缓存和重用数据，与原始 Python 代码相比，执行速度提高了 4000 多倍。

5.结论

Mojo 语言已经显示出颠覆 Python 和 C++ 市场的巨大潜力。凭借其惊人的速度、优化能力以及对 Python 开发人员的易于集成，Mojo Lang 有望成为人工智能和高性能计算领域的领先编程语言。

参考资料

https://medium.com/@napsaga/mojo-lang-a-fast-futuristic-python-alternative-cf090e6db344

https://www.codeavail.com/blog/mojo-programming-language/

https://www.fast.ai/posts/2023-05-03-mojo-launch.html

https://www.reddit.com/r/rust/comments/1380uk0/the_mojo_programming_language_a_python_superset/

https://developers.slashdot.org/story/23/05/07/0544230/swift-creators-company-builds-new-programming-language-mojo---a-python-superset

https://en.wikipedia.org/wiki/LLVM

https://www.infoworld.com/article/3695588/mojo-language-marries-python-and-mlir-for-ai-development.html

https://docs.modular.com/