在list[]中的循环速度远高于直接for循环append的速度。查了几个资料,解释如下:

在日常使用 Python 时,我们经常需要创建一个列表,相信大家都很熟练了吧?

# 方法一:使用成对的方括号语法list_a = []# 方法二:使用内置的 list()list_b = list()复制代码


上面的两种写法,你经常使用哪一个呢?是否思考过它们的区别呢?

让我们开门见山,直接抛出本文的问题吧:两种创建列表的 [] 与 list() 写法,哪一个更快呢,为什么它会更快呢?

注:为了简化问题,我们以创建空列表为例进行分析。关于列表的更多介绍与用法说明,可以查看这篇文章

1、 [] 是 list() 的三倍快

对于第一个问题,使用timeit模块的 timeit() 函数就能简单地测算出来:

>>> import timeit>>> timeit.timeit('[]', number=10**7)>>> timeit.timeit('list()', number=10**7)复制代码


for循环效率 提高python python for循环速度_list

如上图所示,在各自调用一千万次的情况下,[] 创建方式只花费了 0.47 秒,而 list() 创建方式要花费 1.75 秒,所以,后者的耗时是前者的 3.7 倍!

这就回答了刚才的问题:创建空列表时,[] 要比 list() 快不少。

注:timeit() 函数的效率跟运行环境相关,每次执行结果会有微小差异。我在 Python3.8 版本实验了几次,总体上 [] 速度是 list() 的 3 倍多一点。

2、list() 比 [] 执行步骤多

那么,我们继续来分析一下第二个问题:为什么 [] 会更快呢?

这一次我们可以使用dis模块的 dis() 函数,看看两者执行的字节码有何差别:

>>> from dis import dis>>> dis("[]")>>> dis("list()")复制代码


for循环效率 提高python python for循环速度_list_02

如上图所示,[] 的字节码有两条指令(BUILD_LIST 与 RETURN_VALUE),而 list() 的字节码有三条指令(LOAD_NAME、CALL_FUNCTION 与 RETURN_VALUE)。

这些指令意味着什么呢?该如何理解它们呢?

首先,对于 [],它是 Python 中的一组字面量(literal),像数字之类的字面量一样,表示确切的固定值。

也就是说,Python 在解析到它时,就知道它要表示一个列表,因此会直接调用解释器中构建列表的方法(对应 BUILD_LIST ),来创建列表,所以是一步到位。

而对于 list(),“list”只是一个普通的名称,并不是字面量,也就是说解释器一开始并不认识它。

因此,解释器的第一步是要找到这个名称(对应 LOAD_NAME)。它会按照一定的顺序,在各个作用域中逐一查找(局部作用域--全局作用域--内置作用域),直到找到为止,找不到则会抛出NameError

解释器看到“list”之后是一对圆括号,因此第二步是把这个名称当作可调用对象来调用,即把它当成一个函数进行调用(对应 CALL_FUNCTION)。

因此,list() 在创建列表时,需要经过名称查找与函数调用两个步骤,才能真正开始创建列表(注:CALL_FUNCTION 在底层还会有一些函数调用过程,才能走到跟 BUILD_LIST 相通的逻辑,此处我们忽略不计)。

至此,我们就可以回答前面的问题了:因为 list() 涉及的执行步骤更多,因此它比 [] 要慢一些。

3、列表解析式的速度

1、列表推导式

你一定听过这样一个说法,尽量使用列表推导式,而不是用list.append方法来初始化一个列表,那么究竟为何列表推导式会更快呢?

这是因为,列表推导式被编译后的字节码执行速度更快。python当然不是一门编译型语言,但是它还是要被解析成二进制的字节码才能被执行,执行它的正是python解释器。

2、dis

这个模块原生的代码分析模块,通过它,我们可以查看python代码被编译后的字节码

3、示例

for循环效率 提高python python for循环速度_字节码_03

执行上面这段代码,输出内容为

for循环效率 提高python python for循环速度_字节码_04

对比一下,不难发现,两个段字节码最大的区别在于添加元素的部分

func1 中,先要LOAD_ATTR,将append方法加载进来,然后CALL_FUNCTION,也就是执行

而在func2中,则直接调用了LIST_APPEND命令来添加元素,就是这一个小小的区别,使得列表推导式的速度会更快,因为func1相比于func2多了一个LOAD_ATTR的过程,要明白,这条命令在每次循环中都会被执行,一旦循环的次数多起来,就必然拖慢速度