为啥 Python 的 'len' 函数比 __len__ 方法快？

Posted 2023-02-23

【中文标题】为啥 Python 的 \'len\' 函数比 __len__ 方法快？

【英文标题】：Why is Python's 'len' function faster than the __len__ method?为什么 Python 的 'len' 函数比 __len__ 方法快？

【发布时间】：2013-12-16 15:24:14

【问题描述】：

在 Python 中，len 是一个函数，通过调用对象的 __len__ 方法来获取集合的长度：

def len(x):
    return x.__len__()

所以我希望直接调用__len__() 至少与len() 一样快。

import timeit

setup = '''
'''

print (timeit.Timer('a="12345"; x=a.__len__()', setup=setup).repeat(10))
print (timeit.Timer('a="12345"; x=len(a)',      setup=setup).repeat(10))

Demo link

但使用上述代码测试的结果显示len() 更快。为什么？

【问题讨论】：

Profiled performance of len(set) vs. set.__len__() in Python 3的可能重复

@GamesBrainiac 这个问题是关于相反的观察。

旁白：使用setup 的目的是确保您只对您感兴趣的内容进行计时。如果您想设置a + 的时间，而不是获取长度，那很好，但你根本不需要setup。

如果长度不变，需要多次查找，则将其存储为整数n = len(a)，并使用n。

【参考方案1】：

来自 Steven F. Lott 和 Dusty Phillips 的优秀 Python Object-Oriented Programming: Build robust and maintainable object-oriented Python applications and libraries, 4th Edition 书籍

您可能想知道为什么这些对象没有长度属性，而不必对它们调用函数。从技术上讲，他们确实如此。 len() 将适用的大多数对象都有一个名为 __len__() 的方法，该方法返回相同的值。所以len(myobj) 似乎调用了myobj.__len__()。

为什么我们应该使用len() 函数而不是__len__() 方法？显然，__len__() 是一个特殊的双下划线方法，建议我们不要直接调用它。对此必须有一个解释。 Python 开发人员不会轻易做出这样的设计决定。

主要原因是效率。当我们调用对象的__len__() 方法时，对象必须在其命名空间中查找该方法，并且，如果特殊的__getattribute__() 方法（每次访问对象上的属性或方法时都会调用该方法）是在该对象上定义，它也必须被调用。此外，__getattribute__() 方法可能是为了做一些聪明的事情而编写的，例如，拒绝让我们访问诸如 __len__() 之类的特殊方法！ len() 函数不会遇到任何这种情况。它实际上调用了底层类的__len__() 方法，所以len(myobj) 映射到MyObj.__len__(myobj)。

【参考方案2】：

__len__ 比len() 慢，因为__len__ 涉及字典查找。

【讨论】：

这引发了len 如何避免 dict 查找的问题，我认为它对 OP（或其他任何不知道如何操作的人）没有特别有用的解释，因为好吧。

【参考方案3】：

内置的len() 函数不查找.__len__ 属性。它查找tp_as_sequence pointer，而后者又具有sq_length attribute。

内置对象上的.__len__ 属性是间接mapped to the same slot，正是这种间接（加上属性查找）需要更多时间。

对于 Python 定义的类，type 对象在请求 sq_length 时查找 .__len__ 方法。