__slots__ 如何避免字典查找？

Posted 2023-02-23

【中文标题】__slots__ 如何避免字典查找？

【英文标题】：How does __slots__ avoid a dictionary lookup?

【发布时间】：2012-12-16 14:44:44

【问题描述】：

我听说__slots__ 通过避免字典查找使对象更快。我的困惑来自 Python 是一种动态语言。在静态语言中，我们通过进行编译时优化以将索引保存在我们运行的指令中，从而避免了对a.test 的字典查找。

现在，在 Python 中，a 可以很容易地成为另一个具有字典或一组不同属性的对象。看起来我们仍然需要进行字典查找 - 唯一的区别似乎是我们只需要一个字典来存储类，而不是每个对象都需要一个字典。

有了这个理性，

__slots__ 如何避免字典查找？ 槽是否可以更快地访问对象？

【问题讨论】：

@JBernardo 不，这个问题是关于它应该如何使用，而这是关于它是如何实现的（一个特定方面）。

我认为不是，您第二段中的推理似乎是正确的。您从哪里听说它避免了 dict 查找？

@delnan：因为文档声明它删除了实例__dict__；描述符被用于每个命名槽。

@MartijnPieters 那是消除字典，这与消除字典查找不同。由于 OP 的原因（我同意），仍然有一个查找，只是在类的字典中。

@delnan：我完全同意这一点，只是解释了为什么 OP 可能会混淆两者。 :-)

【参考方案1】：

__slots__ 不会（显着）加快属性访问：

>>> class Foo(object):
...     __slots__ = ('spam',)
...     def __init__(self):
...         self.spam = 'eggs'
... 
>>> class Bar(object):
...     def __init__(self):
...         self.spam = 'eggs'
... 
>>> import timeit
>>> timeit.timeit('t.spam', 'from __main__ import Foo; t=Foo()')
0.07030296325683594
>>> timeit.timeit('t.spam', 'from __main__ import Bar; t=Bar()')
0.07646608352661133

使用__slots__的目的是节省内存；而不是在实例上使用.__dict__ 映射，该类为__slots__ 中命名的每个属性都具有descriptors objects，并且实例具有分配的属性无论是否它们具有实际值：

>>> class Foo(object):
...     __slots__ = ('spam',)
... 
>>> dir(Foo())
['__class__', '__delattr__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__slots__', '__str__', '__subclasshook__', 'spam']
>>> Foo().spam
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: spam
>>> Foo.spam
<member 'spam' of 'Foo' objects>
>>> type(Foo.spam)
<type 'member_descriptor'>

所以python仍然需要查看Foo实例上每个属性访问的类（以找到描述符）。任何未知属性（例如Foo.ham）仍将导致 Python 通过 MRO 类查找该属性，其中包括字典搜索。你仍然可以为 class 分配额外的属性：

>>> Foo.ham = 'eggs'
>>> dir(Foo)
['__class__', '__delattr__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__slots__', '__str__', '__subclasshook__', 'ham', 'spam']
>>> Foo().ham
'eggs'

插槽描述符在创建类时创建，并访问分配给每个实例的内存以存储和检索对关联值的引用（跟踪实例引用计数的同一块内存和对类对象的引用)。如果没有插槽，则使用 __dict__ 的描述符以相同的方式访问对 dict 对象的引用。

【讨论】：

“不显着”？在我的书中，单行更改 10% 的改进是相当显着的。当然，如果您了解 __slots__ 的晦涩副作用 :)

另见：http://code.activestate.com/recipes/532903-how-__slots__-are-implemented/

对于好奇的人：如果您不使用 __slots__ 而是在类级别声明成员，您会看到速度 penalty 超过 5%普通的非插槽版本。

【参考方案2】：

它可能会加快程序的速度，在该程序中，您实例化 很多 个相同类的对象，真正永远不会更改它们的属性，并且所有这些重复字典上的缓存未命中会带来真正的性能问题。

这只是一般情况下的一个特例，节省空间有时也可以节省时间，而缓存是限制因素。

因此，它可能不会使访问 一个 对象更快，但可能会加快访问 许多 相同类型的对象。

另见this question。