python - 为什么解包比通过索引访问更快？

Question

我指的是这个问题，尤其是@David Robinson 和@mgilson 对第一个答案的评论: Sum the second value of each tuple in a list

最初的问题是对每个 tuble 的第二个值求和:

structure = [('a', 1), ('b', 3), ('c', 2)]

第一个答案:

sum(n for _, n in structure)

第二个答案:

sum(x[1] for x in structure)

根据讨论，第一个答案要快 50%。

一旦我弄清楚第一个答案是做什么的(来自 Perl，我用谷歌搜索了 python 中特殊的 _ 变量的含义)，我想知道为什么会出现一个纯子集任务(只获取每个元组的第二个元素与获取和绑定(bind)到变量这两个元素)实际上更慢？是否错过了在 Python 中优化索引访问的机会？我错过了第二个答案需要时间的东西吗？

Answer 1

如果你看一下 python 字节码，你很快就会明白为什么解包速度更快:

>>> import dis
>>> def unpack_or_index(t=(0, 1)):
...     _, x = t
...     x = t[1]
... 
>>> dis.dis(unpack_or_index)
  2           0 LOAD_FAST                0 (t)
              3 UNPACK_SEQUENCE          2
              6 STORE_FAST               1 (_)
              9 STORE_FAST               2 (x)

  3          12 LOAD_FAST                0 (t)
             15 LOAD_CONST               1 (1)
             18 BINARY_SUBSCR       
             19 STORE_FAST               2 (x)
             22 LOAD_CONST               0 (None)
             25 RETURN_VALUE        

元组解包操作是一个简单的字节码(UNPACK_SEQUENCE)，而索引操作必须调用元组上的方法(BINARY_SUBSCR)。解包操作可以在 python 评估循环中内联发生，而订阅调用需要在元组对象上查找函数以检索值，使用 PyObject_GetItem。

UNPACK_SEQUENCE opcode source code序列长度与参数长度完全匹配的python元组或列表解包的特殊情况:

        if (PyTuple_CheckExact(v) &&
            PyTuple_GET_SIZE(v) == oparg) {
            PyObject **items = \
                ((PyTupleObject *)v)->ob_item;
            while (oparg--) {
                w = items[oparg];
                Py_INCREF(w);
                PUSH(w);
            }
            Py_DECREF(v);
            continue;
        } // followed by an "else if" statement for a list with similar code

上述代码进入元组的原生结构并直接检索值；无需使用诸如 PyObject_GetItem 之类的繁重调用，这些调用必须考虑到对象可能是自定义 python 类。

BINARY_SUBSCR opcode仅针对 python lists 进行了优化；任何不是原生 python 列表的东西都需要 PyObject_GetItem 调用。