Perché il loop su range() in Python è più veloce rispetto all'utilizzo di un ciclo while?

Question

L'altro giorno stavo facendo un po 'di benchmark Python e mi sono imbattuto in qualcosa di interessante. Di seguito sono riportati due cicli che fanno più o meno la stessa cosa. Il Loop 1 impiega circa il doppio del loop 2 da eseguire.

Loop 1:

int i = 0 
while i < 100000000: 
    i += 1 

Loop 2:

for n in range(0,100000000): 
    pass 

Perché il primo ciclo in modo molto più lento? So che è un esempio banale, ma ha suscitato il mio interesse. C'è qualcosa di speciale nella funzione range() che lo rende più efficiente dell'incremento di una variabile nello stesso modo?

Answer 1

vedere il disassemblaggio del codice Python di byte, si può avere un'idea più concreta

uso ciclo while:

1   0 LOAD_CONST    0 (0) 
      3 STORE_NAME    0 (i) 

2   6 SETUP_LOOP    28 (to 37) 
     >> 9 LOAD_NAME    0 (i)    # <- 
      12 LOAD_CONST    1 (100000000)  # <- 
      15 COMPARE_OP    0 (<)    # <- 
      18 JUMP_IF_FALSE   14 (to 35)   # <- 
      21 POP_TOP          # <- 

3   22 LOAD_NAME    0 (i)    # <- 
      25 LOAD_CONST    2 (1)    # <- 
      28 INPLACE_ADD         # <- 
      29 STORE_NAME    0 (i)    # <- 
      32 JUMP_ABSOLUTE   9     # <- 
     >> 35 POP_TOP 
      36 POP_BLOCK 

Il corpo del ciclo ha 10 op

range di utilizzo:

1   0 SETUP_LOOP    23 (to 26) 
      3 LOAD_NAME    0 (range) 
      6 LOAD_CONST    0 (0) 
      9 LOAD_CONST    1 (100000000) 
      12 CALL_FUNCTION   2 
      15 GET_ITER 
     >> 16 FOR_ITER     6 (to 25)  # <- 
      19 STORE_NAME    1 (n)   # <- 

2   22 JUMP_ABSOLUTE   16    # <- 
     >> 25 POP_BLOCK 
     >> 26 LOAD_CONST    2 (None) 
      29 RETURN_VALUE 

Il corpo del circuito ha 3 op

Il tempo di eseguire il codice C è molto più breve dell'interprete e può essere ignorato.

Answer 2

Perché si sta eseguendo più spesso nel codice scritto in C nell'interprete. cioè i + = 1 è in Python, quindi lento (comparativamente), mentre range (0, ...) è un C call che for si eseguirà per lo più anche in C.

Answer 3

range() è implementato in C, mentre viene interpretato i += 1.

Utilizzare xrange() potrebbe renderlo ancora più veloce per i grandi numeri. A partire da Python 3.0 range() è lo stesso del precedente xrange().

Answer 4

La maggior parte delle chiamate di metodo incorporate in Python vengono eseguite come codice C. Il codice che deve essere interpretato è molto più lento. In termini di efficienza della memoria e velocità di esecuzione, la differenza è enorme. Gli interni di Python sono stati ottimizzati all'estremo, ed è meglio approfittare di tali ottimizzazioni.

Answer 5

Va detto che c'è un sacco di creazione di oggetti e distruzione in corso con il ciclo while.

i += 1 

è uguale a:

i = i + 1 

Ma poiché interi Python sono immutabili, non modifica l'oggetto esistente; piuttosto crea un oggetto nuovo di zecca con un nuovo valore. È fondamentalmente:

i = new int(i + 1) # Using C++ or Java-ish syntax 

Il garbage collector avrà anche una grande quantità di pulizia da fare. "La creazione dell'oggetto è costosa".