為什麼 Python 程式碼在函數內部速度更快？

函數內更快的Python 程式碼：揭示最佳化執行

執行Python 程式碼時，將操作包含在函數中通常會帶來顯著的性能提升。這個顯著的差異激發了好奇心：為什麼Python程式碼在函數中執行得更快？

調查速度差異

考慮以下程式碼片段：

def main():
    for i in xrange(10**8):
        pass
main()

執行此程式碼大約需要 1.8 秒的時間。然而，當 for 迴圈在函數外部執行時：

for i in xrange(10**8):
    pass

執行需要更長的 4.5 秒。

字節碼分析：揭示根本原因

為了理解這種效能差異，我們深入研究了 Python 產生的字節碼。在函數內部，字節碼顯示一系列操作，用於設定循環、計算範圍並迭代它。此結構針對速度進行了最佳化。

在頂層，字節碼略有不同。變數 i 被宣告為全域變量，導致儲存操作 (STORE_NAME) 比函數中使用的本機儲存操作 (STORE_FAST) 慢。

要檢查字節碼，dis 模組提供了寶貴的幫助。以下指令分別反組譯函數與頂層程式碼：

import dis
dis.dis(main)
dis.dis(compile('for i in xrange(10**8): pass', '', 'exec'))

結論

Python 中函數內執行程式碼的效能優勢源自於下列最佳化：字節碼執行。與使用全域變數（涉及較慢的 STORE_NAME 指令）相比，使用 STORE_FAST 指令表示的局部變數可顯著提高執行速度。

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