Cast matrix — astype src→dst × layout × dtype (NumSharp vs NumPy 2.4.2)

Full astype(dst, copy:true) sweep over every src→dst dtype pair × 8 memory layouts at 1M elements, best-of-3. ratio = NumPy_ms / NumSharp_ms — >1.0 = NumSharp faster. ✅≥1.0 🟡≥0.5 🟠≥0.2 🔴<0.2 · — = no NumPy counterpart (Decimal has no NumPy dtype).

Summary

• 118 / 1568 comparable cells lag (<1.0); 1450 win (≥1.0).
• 🔴 <0.2 — 0 cells.
• 🟠 0.2–0.5 — 1 cells. Top: 1× * → bool
• 🟡 0.5–1.0 — 117 cells. Top: 23× int → sub-word (narrow); 21× float/cplx → narrow-int (bool/u8/i8/i16/u16/char); 8× f16 → f64

float/complex → narrow-int geomean by src (the historical cliff): f32→narrow 1.96, f64→narrow 1.38, f16→narrow 3.71, c128→narrow 1.08.

Geomean by layout (all src×dst, excl. Decimal)

C	F	T	sliced	negrow	negcol	strided	bcast
1.86 ✅	1.88 ✅	1.93 ✅	1.95 ✅	1.97 ✅	1.82 ✅	1.47 ✅	2.25 ✅

Geomean by src dtype (all layouts×dst)

bool	u8	i8	i16	u16	i32	u32	i64	u64	char	f16	f32	f64	dec	c128
2.35 ✅	2.18 ✅	2.16 ✅	2.19 ✅	2.14 ✅	1.92 ✅	1.88 ✅	1.62 ✅	1.55 ✅	1.98 ✅	2.36 ✅	1.75 ✅	1.43 ✅	nan ?	1.23 ✅

Geomean by dst dtype (all layouts×src)

bool	u8	i8	i16	u16	i32	u32	i64	u64	char	f16	f32	f64	dec	c128
2.17 ✅	1.94 ✅	1.93 ✅	1.61 ✅	1.60 ✅	1.80 ✅	1.64 ✅	1.89 ✅	1.73 ✅	1.60 ✅	2.48 ✅	1.60 ✅	2.03 ✅	nan ?	2.59 ✅

Layout: C (rows=src, cols=dst)

src\dst	bool	u8	i8	i16	u16	i32	u32	i64	u64	char	f16	f32	f64	dec	c128
bool	3.04✅	2.60✅	2.76✅	2.10✅	1.98✅	1.53✅	1.46✅	2.04✅	2.25✅	1.73✅	3.29✅	1.71✅	2.49✅	—	2.94✅
u8	3.55✅	1.55✅	3.56✅	1.69✅	1.83✅	2.01✅	1.89✅	2.21✅	2.47✅	1.62✅	3.90✅	1.38✅	2.41✅	—	3.07✅
i8	2.61✅	3.17✅	0.91🟡	1.82✅	1.76✅	1.95✅	1.95✅	2.35✅	2.66✅	1.76✅	3.94✅	1.79✅	2.64✅	—	2.98✅
i16	2.20✅	2.29✅	2.59✅	1.39✅	2.11✅	2.09✅	1.95✅	2.42✅	2.52✅	1.57✅	3.71✅	1.92✅	2.61✅	—	2.79✅
u16	2.22✅	2.80✅	2.81✅	2.12✅	1.24✅	2.09✅	2.14✅	2.63✅	2.22✅	1.08✅	3.71✅	1.93✅	2.46✅	—	2.97✅
i32	1.50✅	1.15✅	1.16✅	1.46✅	1.51✅	1.70✅	2.12✅	2.26✅	2.27✅	1.43✅	3.64✅	1.64✅	2.62✅	—	2.86✅
u32	1.77✅	1.18✅	1.17✅	1.35✅	1.44✅	2.17✅	1.65✅	2.19✅	2.29✅	1.48✅	3.66✅	1.47✅	2.34✅	—	2.69✅
i64	1.08✅	0.98🟡	0.96🟡	1.23✅	1.27✅	1.83✅	1.78✅	1.87✅	2.76✅	1.38✅	1.81✅	1.81✅	2.22✅	—	2.52✅
u64	1.14✅	0.92🟡	0.95🟡	1.22✅	1.18✅	1.73✅	1.73✅	2.56✅	2.09✅	1.30✅	1.65✅	1.14✅	1.79✅	—	2.45✅
char	2.07✅	2.02✅	2.14✅	1.49✅	0.97🟡	1.55✅	1.53✅	2.26✅	2.20✅	1.21✅	3.67✅	1.42✅	2.11✅	—	2.62✅
f16	4.51✅	5.42✅	5.35✅	3.82✅	3.94✅	3.80✅	1.96✅	2.94✅	0.99🟡	4.16✅	1.25✅	1.10✅	0.92🟡	—	1.64✅
f32	2.82✅	1.92✅	2.05✅	1.64✅	1.55✅	1.84✅	1.38✅	0.83🟡	0.87🟡	1.48✅	3.59✅	1.76✅	2.21✅	—	2.35✅
f64	1.81✅	0.81🟡	0.81🟡	1.32✅	1.29✅	1.68✅	1.51✅	0.86🟡	0.89🟡	1.38✅	1.04✅	1.72✅	2.05✅	—	2.60✅
dec	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
c128	1.11✅	0.93🟡	0.94🟡	1.19✅	1.13✅	1.69✅	1.35✅	0.92🟡	0.84🟡	1.10✅	1.50✅	1.39✅	1.75✅	—	3.18✅

Layout: F (rows=src, cols=dst)

src\dst	bool	u8	i8	i16	u16	i32	u32	i64	u64	char	f16	f32	f64	dec	c128
bool	0.24🟠	2.72✅	2.71✅	1.94✅	1.91✅	1.43✅	1.42✅	2.24✅	2.40✅	1.89✅	4.03✅	1.74✅	2.55✅	—	2.98✅
u8	4.01✅	1.11✅	3.48✅	1.70✅	1.71✅	2.07✅	2.06✅	2.11✅	2.33✅	1.62✅	3.89✅	1.39✅	2.49✅	—	3.06✅
i8	3.53✅	3.24✅	1.05✅	1.93✅	1.80✅	2.14✅	2.13✅	2.59✅	2.51✅	1.71✅	3.88✅	1.77✅	2.40✅	—	2.95✅
i16	1.87✅	2.06✅	2.52✅	1.31✅	1.98✅	1.84✅	2.01✅	2.59✅	2.39✅	2.19✅	3.71✅	2.05✅	2.39✅	—	3.01✅
u16	2.26✅	2.74✅	2.63✅	1.93✅	1.27✅	1.88✅	2.02✅	2.68✅	2.26✅	1.35✅	3.65✅	1.96✅	2.17✅	—	2.85✅
i32	1.69✅	1.11✅	1.18✅	1.48✅	1.49✅	1.76✅	2.17✅	2.46✅	2.48✅	1.50✅	3.90✅	1.72✅	2.33✅	—	2.85✅
u32	1.85✅	1.13✅	1.06✅	1.54✅	1.43✅	2.15✅	1.64✅	2.31✅	2.26✅	1.50✅	3.87✅	1.55✅	2.16✅	—	2.46✅
i64	1.11✅	0.94🟡	0.92🟡	1.17✅	1.26✅	1.88✅	1.75✅	2.16✅	2.70✅	1.28✅	1.87✅	1.55✅	2.17✅	—	2.24✅
u64	1.15✅	0.92🟡	0.94🟡	1.21✅	1.13✅	1.73✅	1.73✅	2.46✅	2.05✅	1.39✅	2.48✅	1.14✅	1.76✅	—	2.34✅
char	2.08✅	2.63✅	2.03✅	1.90✅	1.20✅	1.67✅	1.69✅	2.52✅	2.46✅	1.20✅	3.60✅	1.41✅	2.10✅	—	2.89✅
f16	4.49✅	6.02✅	6.33✅	3.79✅	4.31✅	3.73✅	2.06✅	2.85✅	1.11✅	4.33✅	1.24✅	2.44✅	0.95🟡	—	1.62✅
f32	3.44✅	2.12✅	2.26✅	1.62✅	1.64✅	1.92✅	1.35✅	0.82🟡	0.84🟡	1.69✅	3.63✅	1.67✅	2.21✅	—	2.26✅
f64	1.90✅	1.27✅	1.33✅	1.40✅	1.43✅	1.95✅	1.47✅	0.87🟡	0.90🟡	1.41✅	1.61✅	1.73✅	2.05✅	—	2.69✅
dec	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
c128	0.99🟡	0.91🟡	0.88🟡	1.15✅	1.07✅	1.57✅	1.33✅	0.96🟡	0.81🟡	1.09✅	1.49✅	1.15✅	1.75✅	—	3.26✅

Layout: T (rows=src, cols=dst)

src\dst	bool	u8	i8	i16	u16	i32	u32	i64	u64	char	f16	f32	f64	dec	c128
bool	3.40✅	3.39✅	3.74✅	1.71✅	1.80✅	1.47✅	1.41✅	2.31✅	2.32✅	1.91✅	4.20✅	1.78✅	2.68✅	—	2.99✅
u8	3.94✅	1.21✅	2.55✅	1.68✅	1.68✅	2.05✅	1.92✅	2.21✅	2.56✅	1.67✅	3.98✅	1.41✅	2.41✅	—	2.98✅
i8	2.58✅	3.43✅	0.85🟡	1.84✅	1.75✅	2.01✅	2.12✅	2.50✅	2.42✅	1.76✅	3.79✅	1.80✅	2.46✅	—	3.04✅
i16	2.29✅	2.12✅	3.21✅	1.25✅	2.11✅	2.01✅	2.04✅	2.43✅	2.25✅	2.00✅	3.86✅	2.02✅	2.46✅	—	3.02✅
u16	2.23✅	2.51✅	2.45✅	1.91✅	1.26✅	2.03✅	1.99✅	2.44✅	2.39✅	1.44✅	3.67✅	1.90✅	2.29✅	—	2.50✅
i32	1.77✅	1.13✅	1.19✅	1.52✅	1.52✅	1.69✅	2.31✅	2.07✅	2.11✅	1.66✅	3.96✅	1.65✅	2.57✅	—	2.95✅
u32	1.89✅	1.16✅	1.16✅	1.49✅	1.47✅	2.25✅	1.72✅	2.18✅	2.15✅	1.47✅	3.71✅	1.49✅	2.27✅	—	2.82✅
i64	1.28✅	1.04✅	0.93🟡	1.25✅	1.27✅	1.79✅	1.78✅	2.09✅	2.64✅	1.33✅	1.86✅	1.74✅	2.23✅	—	2.69✅
u64	1.20✅	0.94🟡	0.95🟡	1.21✅	1.16✅	1.79✅	1.62✅	2.52✅	2.00✅	1.36✅	2.47✅	1.12✅	1.90✅	—	2.54✅
char	2.14✅	2.15✅	2.63✅	1.84✅	1.22✅	1.61✅	1.62✅	2.24✅	2.47✅	1.31✅	3.50✅	1.44✅	2.32✅	—	2.56✅
f16	5.17✅	6.28✅	6.15✅	4.27✅	4.26✅	3.56✅	2.03✅	3.02✅	1.14✅	4.33✅	1.18✅	2.84✅	1.00🟡	—	1.65✅
f32	3.33✅	2.16✅	2.30✅	1.77✅	1.63✅	2.04✅	1.38✅	0.83🟡	0.86🟡	1.63✅	3.75✅	1.70✅	2.56✅	—	2.20✅
f64	2.00✅	1.35✅	1.35✅	1.37✅	1.41✅	1.81✅	1.48✅	0.87🟡	0.89🟡	1.31✅	1.63✅	1.74✅	1.93✅	—	2.61✅
dec	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
c128	1.00✅	1.11✅	1.21✅	1.27✅	1.18✅	1.66✅	1.28✅	0.90🟡	0.85🟡	1.11✅	1.53✅	1.41✅	1.79✅	—	3.42✅

Layout: sliced (rows=src, cols=dst)

src\dst	bool	u8	i8	i16	u16	i32	u32	i64	u64	char	f16	f32	f64	dec	c128
bool	3.14✅	5.84✅	5.99✅	1.96✅	2.00✅	1.49✅	1.56✅	2.38✅	2.06✅	1.99✅	3.95✅	1.74✅	2.66✅	—	3.02✅
u8	2.74✅	1.25✅	3.91✅	1.79✅	1.88✅	2.24✅	2.14✅	2.44✅	2.55✅	1.72✅	3.71✅	1.40✅	2.83✅	—	3.17✅
i8	2.96✅	3.03✅	0.92🟡	1.75✅	1.74✅	1.99✅	1.92✅	2.30✅	2.14✅	1.65✅	3.86✅	1.69✅	2.48✅	—	3.07✅
i16	2.25✅	2.82✅	2.56✅	1.45✅	1.71✅	1.93✅	1.90✅	2.47✅	2.50✅	1.62✅	3.54✅	2.06✅	2.58✅	—	2.85✅
u16	2.98✅	2.66✅	2.90✅	1.46✅	1.33✅	2.06✅	1.96✅	2.50✅	2.20✅	1.36✅	3.62✅	1.88✅	2.45✅	—	3.01✅
i32	1.94✅	2.20✅	2.10✅	1.43✅	1.54✅	1.90✅	1.81✅	2.14✅	2.23✅	1.55✅	3.70✅	1.58✅	2.39✅	—	2.86✅
u32	1.99✅	2.01✅	2.13✅	1.44✅	1.53✅	2.02✅	1.85✅	2.10✅	2.22✅	1.55✅	3.72✅	1.47✅	2.12✅	—	2.74✅
i64	1.20✅	1.18✅	1.28✅	1.42✅	1.33✅	1.78✅	1.78✅	2.22✅	2.35✅	1.42✅	1.82✅	1.52✅	2.36✅	—	2.68✅
u64	1.29✅	1.24✅	1.22✅	1.33✅	1.30✅	1.74✅	1.79✅	2.14✅	2.22✅	1.36✅	2.39✅	0.97🟡	1.58✅	—	2.45✅
char	2.16✅	2.26✅	2.43✅	1.50✅	1.31✅	1.61✅	1.60✅	2.27✅	2.32✅	1.31✅	3.47✅	1.42✅	2.23✅	—	2.80✅
f16	4.70✅	4.95✅	4.99✅	4.11✅	4.05✅	4.02✅	1.97✅	3.08✅	1.10✅	4.21✅	1.33✅	2.70✅	0.96🟡	—	1.49✅
f32	3.63✅	2.20✅	2.35✅	1.64✅	1.67✅	1.90✅	1.34✅	0.86🟡	0.88🟡	1.59✅	3.62✅	1.97✅	2.04✅	—	2.35✅
f64	2.01✅	1.26✅	1.31✅	1.42✅	1.33✅	0.70🟡	1.49✅	0.84🟡	0.84🟡	1.34✅	1.58✅	1.71✅	2.49✅	—	2.58✅
dec	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
c128	0.97🟡	1.07✅	0.96🟡	1.13✅	1.14✅	1.72✅	1.30✅	0.93🟡	0.80🟡	0.91🟡	1.47✅	1.40✅	1.75✅	—	2.20✅

Layout: negrow (rows=src, cols=dst)

src\dst	bool	u8	i8	i16	u16	i32	u32	i64	u64	char	f16	f32	f64	dec	c128
bool	3.38✅	4.26✅	4.97✅	1.92✅	2.03✅	1.41✅	1.57✅	2.32✅	2.40✅	1.98✅	3.91✅	1.79✅	2.59✅	—	3.34✅
u8	3.67✅	1.14✅	3.99✅	1.71✅	1.63✅	2.15✅	2.24✅	2.37✅	2.35✅	1.87✅	3.81✅	1.44✅	2.29✅	—	3.05✅
i8	3.35✅	3.21✅	0.97🟡	2.04✅	1.87✅	2.02✅	2.04✅	2.32✅	2.48✅	1.72✅	3.67✅	1.73✅	2.58✅	—	3.25✅
i16	3.19✅	2.80✅	2.70✅	1.39✅	1.68✅	1.99✅	2.03✅	2.29✅	2.48✅	1.78✅	3.72✅	2.09✅	2.42✅	—	3.13✅
u16	2.41✅	2.59✅	2.35✅	1.53✅	1.32✅	1.77✅	1.84✅	2.45✅	2.56✅	1.53✅	3.57✅	2.04✅	2.46✅	—	2.82✅
i32	2.01✅	2.01✅	2.04✅	1.52✅	1.53✅	1.97✅	1.89✅	2.21✅	2.32✅	1.57✅	3.58✅	1.54✅	2.04✅	—	2.86✅
u32	1.96✅	2.10✅	2.14✅	1.47✅	1.49✅	1.80✅	1.91✅	2.27✅	2.52✅	1.59✅	3.59✅	1.50✅	2.18✅	—	2.54✅
i64	1.17✅	1.21✅	1.33✅	1.39✅	1.41✅	1.84✅	1.78✅	2.65✅	2.22✅	1.31✅	1.84✅	1.46✅	2.33✅	—	2.59✅
u64	1.13✅	1.26✅	1.29✅	1.33✅	1.37✅	1.83✅	1.96✅	2.17✅	2.39✅	1.31✅	2.35✅	1.00🟡	1.59✅	—	2.32✅
char	2.36✅	2.38✅	2.28✅	1.71✅	1.37✅	1.57✅	1.58✅	2.34✅	2.32✅	1.33✅	3.52✅	1.49✅	2.37✅	—	2.79✅
f16	5.08✅	4.80✅	4.78✅	3.80✅	3.83✅	3.85✅	2.03✅	3.13✅	1.09✅	3.83✅	1.34✅	2.87✅	0.97🟡	—	1.60✅
f32	3.30✅	2.23✅	2.25✅	1.60✅	1.67✅	1.91✅	1.36✅	0.84🟡	0.85🟡	1.66✅	3.58✅	1.95✅	2.09✅	—	2.25✅
f64	1.87✅	1.23✅	1.33✅	1.44✅	1.48✅	1.87✅	1.44✅	0.80🟡	0.88🟡	1.46✅	1.58✅	1.69✅	2.36✅	—	2.54✅
dec	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—
c128	1.10✅	0.94🟡	1.01✅	1.15✅	1.11✅	1.47✅	1.37✅	0.87🟡	0.92🟡	1.26✅	1.41✅	1.37✅	1.61✅	—	2.29✅

Layout: negcol (rows=src, cols=dst)

src\dst	bool	u8	i8	i16	u16	i32	u32	i64	u64	char	f16	f32	f64	dec	c128
bool	4.56✅	7.06✅	6.59✅	2.26✅	2.21✅	1.54✅	1.48✅	2.25✅	2.21✅	2.40✅	2.80✅	1.88✅	2.48✅	—	3.10✅
u8	1.42✅	3.55✅	3.38✅	2.00✅	1.85✅	1.77✅	1.83✅	2.16✅	2.24✅	1.88✅	2.52✅	1.47✅	2.46✅	—	3.02✅
i8	1.31✅	4.32✅	2.73✅	1.70✅	1.89✅	1.82✅	1.83✅	2.24✅	2.26✅	1.73✅	2.63✅	1.65✅	2.37✅	—	3.10✅
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u16	3.61✅	3.01✅	3.11✅	1.76✅	1.62✅	1.68✅	1.75✅	2.43✅	2.22✅	1.69✅	2.02✅	1.43✅	2.38✅	—	2.92✅
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