python - 为什么一些 python 内置 "functions"实际上是类型？

Question

__builtin__ 模块中的许多迭代器“函数”实际上是作为类型实现的，尽管文档将它们称为“函数”。以 enumerate 为例。文档说它等同于:

def enumerate(sequence, start=0):
    n = start
    for elem in sequence:
        yield n, elem
        n += 1

当然，这与我实现的完全一样。但是，我使用之前的定义运行了以下测试，并得到了这个:

>>> x = enumerate(range(10))
>>> x
<generator object enumerate at 0x01ED9F08>

这是我所期望的。但是，当使用 __builtin__ 版本时，我得到了这个:

>>> x = enumerate(range(10))
>>> x
<enumerate object at 0x01EE9EE0>

据此我推断它被定义为

class enumerate:
    def __init__(self, sequence, start=0):
        # ....

    def __iter__(self):
        # ...

文档显示的不是标准 形式。现在我可以理解这是如何工作的，以及它是如何等同于标准形式的，我想知道的是这样做的原因是什么。这样效率更高吗？它是否与用 C 实现的这些功能有关(我不知道它们是否有关，但我怀疑是这样)？

我使用的是 Python 2.7.2，以防差异很重要。

提前致谢。

Answer 1

是的，这与内置函数通常在 C 中实现这一事实有关。C 代码通常会引入新类型而不是普通函数，如 enumerate 的情况。用 C 编写它们可以更好地控制它们，并且通常可以提高一些性能，由于没有真正的缺点，这是一个自然的选择。

考虑到编写等价于:

def enumerate(sequence, start=0):
    n = start
    for elem in sequence:
        yield n, elem
        n += 1

在 C 中，即 生成器的新实例，您应该创建一个包含实际字节码的代码对象。这并非不可能，但并不比编写一个简单地实现 __iter__ 和 __next__ 调用 Python C-API 的新类型更容易，再加上具有不同的其他优点类型。

因此，在 enumerate 和 reversed 的情况下，这仅仅是因为它提供了更好的性能，并且更易于维护。

其他优势包括:

• 您可以向类型添加方法(例如 chain.from_iterable)。这甚至可以通过函数来​​完成，但您必须先定义它们，然后手动设置属性，这看起来不太干净。
• 您可以在可迭代对象上使用 isinstance。这可能允许进行一些优化(例如，如果您知道 isinstance(iterable, itertools.repeat)，那么您可以优化代码，因为您知道将产生哪些值。

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编辑:只是为了澄清我的意思:

in C, i.e. a new instance of a generator, you should create a code object that contains the actual bytecode.

查看 Objects/genobject.c 创建 PyGen_Type 实例的唯一函数是 PyGen_New 其签名是:

PyObject *
PyGen_New(PyFrameObject *f)

现在，查看 Objects/frameobject.c 我们可以看到，要创建一个 PyFrameObject，您必须调用 PyFrame_New，它有这个签名:

PyFrameObject *
PyFrame_New(PyThreadState *tstate, PyCodeObject *code, PyObject *globals,
            PyObject *locals)

如您所见，它需要一个 PyCodeObject 实例。 PyCodeObject 是 python 解释器在内部表示字节码的方式(例如 PyCodeObject 可以表示函数的字节码)，所以:是的，创建一个 来自 C 的 PyGen_Type 实例，您必须手动创建字节码，并且创建 PyCodeObject 并不容易，因为 PyCode_New 具有此签名:

PyCodeObject *
PyCode_New(int argcount, int kwonlyargcount,
           int nlocals, int stacksize, int flags,
           PyObject *code, PyObject *consts, PyObject *names,
           PyObject *varnames, PyObject *freevars, PyObject *cellvars,
           PyObject *filename, PyObject *name, int firstlineno,
           PyObject *lnotab)

请注意它如何包含诸如 firSTLineno、filename 之类的参数，这些参数显然是由 python 源代码获取的，而不是来自其他 C 代码的。显然您可以用 C 语言创建它，但我完全不确定它是否会比编写一个简单的新类型需要更少的字符。