列表查找比元组更快？

Question

过去，当我在紧密循环中需要类似数组的索引查找时，我通常使用元组，因为它们通常看起来性能非常好（接近于仅使用 n 个变量）。然而，今天我决定质疑这个假设，并得出了一些令人惊讶的结果：

In [102]: l = range(1000)
In [103]: t = tuple(range(1000))
In [107]: timeit(lambda : l[500], number = 10000000)
Out[107]: 2.465047836303711
In [108]: timeit(lambda : t[500], number = 10000000)
Out[108]: 2.8896381855010986

元组查找似乎比列表查找花费的时间长 17%！重复实验得到了相似的结果。拆解它们，我发现它们都是：

In [101]: dis.dis(lambda : l[5])
  1           0 LOAD_GLOBAL              0 (l)
              3 LOAD_CONST               1 (5)
              6 BINARY_SUBSCR       
              7 RETURN_VALUE    

作为参考，典型的 10,000,000 个全局变量查找/返回需要 2.2 秒。另外，我在没有 lambda 的情况下运行了它，你知道，以防万一（请注意，数字 = 100,000,000 而不是 10,000,000）。

In [126]: timeit('t[500]', 't=range(1000)', number=100000000)
Out[126]: 6.972800970077515
In [127]: timeit('t[500]', 't=tuple(range(1000))', number=100000000)
Out[127]: 9.411366939544678

这里，元组查找花费的时间延长了 35%。这是怎么回事？对于非常紧密的循环，这实际上看起来是一个很大的差异。可能是什么原因造成的？

请注意，对于分解为变量（例如 x,y=t），元组稍微快一些（在我的几次测试中，时间减少了大约 6%），并且对于从固定数量的参数进行构造，元组速度更快（大约减少了 83% 的时间） ）。不要将这些结果视为一般规则；我只是进行了一些小型测试，这对于大多数项目来说毫无意义。

In [169]: print(sys.version)
2.7.1 (r271:86882M, Nov 30 2010, 09:39:13) 
[GCC 4.0.1 (Apple Inc. build 5494)]

Answer 1

元组主要是构建列表更快，而不是访问列表更快。

元组的访问速度应该稍快一些：它们需要少一个间接寻址。然而，我认为主要的好处是它们在构建列表时不需要第二次分配。

列表的查找速度稍快的原因是 Python 引擎对其进行了特殊的优化：

case BINARY_SUBSCR:
    w = POP();
    v = TOP();
    if (PyList_CheckExact(v) && PyInt_CheckExact(w)) {
        /* INLINE: list[int] */
        Py_ssize_t i = PyInt_AsSsize_t(w);
        if (i < 0)
            i += PyList_GET_SIZE(v);
        if (i >= 0 && i < PyList_GET_SIZE(v)) {
            x = PyList_GET_ITEM(v, i);
            Py_INCREF(x);
        }

将此优化注释掉后，元组比列表稍微快一点（大约快 4%）。

请注意，在这里为元组添加单独的特殊情况优化并不是一个好主意。 VM 循环主体中的每个特殊情况都会增加代码大小，从而降低缓存一致性，这意味着每种其他类型的查找都需要一个额外的分支。

Answer 2

与此相反，我有完全不同的建议。

如果数据的长度（根据问题的性质）是固定的，则使用元组。

示例：

• ( r, g, b ) - 三个元素，由问题的定义确定。
• （纬度，经度） - 两个元素，由问题定义固定

如果数据是（根据问题的性质）变量，则使用列表。

速度不是问题。

含义应该是唯一的考虑因素。