为什么[]比list()更快？

Question

我最近比较了[]和list()的处理速度，惊奇地发现[]的运行速度是list()的三倍多。我对{}和dict()进行了相同的测试，结果几乎相同：[]和{}都花费了大约0.128秒/百万个周期，而list()和dict()每个周期大约花费了0.428秒/百万个周期。

这是为什么？[]和{}（可能还有()和''）会立即传回一些空的stock文本的副本，而它们的显式命名对应项（list()、dict()、tuple()、str()）会完全着手创建一个对象，不管它们实际上是否有元素？

我不知道这两种方法有什么不同，但我很想知道。 我在文档中找不到答案，搜索空括号的问题比我预想的要多。

我通过分别调用timeit.timeit("[]")和timeit.timeit("list()")，以及timeit.timeit("{}")和timeit.timeit("dict()")来比较列表和字典来获得计时结果。我在运行Python2.7.9。

我最近发现了“Why is if True slower than if 1?”，它比较了if True和if 1的性能，似乎触及了类似的文字和全局场景；也许也值得考虑。

Answer 1

list()需要全局查找和函数调用，但[]编译为单个指令。见：

Python 2.7.3
>>> import dis
>>> print dis.dis(lambda: list())
  1           0 LOAD_GLOBAL              0 (list)
              3 CALL_FUNCTION            0
              6 RETURN_VALUE        
None
>>> print dis.dis(lambda: [])
  1           0 BUILD_LIST               0
              3 RETURN_VALUE        
None

Answer 2

因为list是一个function来将字符串转换为列表对象，而[]则用于创建一个现成的列表。试试这个（可能对你更有意义）：

x = "wham bam"
a = list(x)
>>> a
["w", "h", "a", "m", ...]

当

y = ["wham bam"]
>>> y
["wham bam"]

给你一个实际的清单，里面有你放进去的东西。

Answer 3

因为[]和{}是文字语法。Python可以创建字节码来创建list或dictionary对象：

>>> import dis
>>> dis.dis(compile('[]', '', 'eval'))
  1           0 BUILD_LIST               0
              3 RETURN_VALUE        
>>> dis.dis(compile('{}', '', 'eval'))
  1           0 BUILD_MAP                0
              3 RETURN_VALUE        

list()和dict()是独立的对象。它们的名字需要被解析，堆栈必须参与到参数的推送中，帧必须被存储以便以后检索，并且必须进行调用。这需要更多的时间。

对于空的情况，这意味着您至少有一个^{}（它必须通过全局命名空间以及^{} module进行搜索），然后是一个^{}，它必须保留当前帧：

>>> dis.dis(compile('list()', '', 'eval'))
  1           0 LOAD_NAME                0 (list)
              3 CALL_FUNCTION            0
              6 RETURN_VALUE        
>>> dis.dis(compile('dict()', '', 'eval'))
  1           0 LOAD_NAME                0 (dict)
              3 CALL_FUNCTION            0
              6 RETURN_VALUE        

您可以使用timeit分别计时名称查找：

>>> import timeit
>>> timeit.timeit('list', number=10**7)
0.30749011039733887
>>> timeit.timeit('dict', number=10**7)
0.4215109348297119

时间差异可能是字典哈希冲突。从调用这些对象的时间中减去这些时间，并将结果与使用文字的时间进行比较：

>>> timeit.timeit('[]', number=10**7)
0.30478692054748535
>>> timeit.timeit('{}', number=10**7)
0.31482696533203125
>>> timeit.timeit('list()', number=10**7)
0.9991960525512695
>>> timeit.timeit('dict()', number=10**7)
1.0200958251953125

因此，必须调用对象每1000万次调用需要额外的1.00 - 0.31 - 0.30 == 0.39秒。

通过将全局名称别名为局部名称（使用timeit设置，绑定到名称的所有内容都是局部名称），可以避免全局查找开销：

>>> timeit.timeit('_list', '_list = list', number=10**7)
0.1866450309753418
>>> timeit.timeit('_dict', '_dict = dict', number=10**7)
0.19016098976135254
>>> timeit.timeit('_list()', '_list = list', number=10**7)
0.841480016708374
>>> timeit.timeit('_dict()', '_dict = dict', number=10**7)
0.7233691215515137

但你永远无法克服这种代价。