python常量折叠基础知识点讲解

脚本专栏 2024/9/29 佚名

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1、概念

所谓常量折叠，指的是在编译时就查找并计算常量表达式，而不是在运行时再对其进行计算，从而会使运行时更加精简和快速。

2、实例

在 Python 中，我们可以使用反汇编模块（Disassembler）获取 CPython 字节码，从而更好地了解代码执行的过程。

当使用dis模块反汇编上述常量表达式时，我们会得到以下字节码：

> import dis
> dis.dis("day_sec = 24 * 60 * 60")
    0 LOAD_CONST        0 (86400)
    2 STORE_NAME        0 (day_sec)
    4 LOAD_CONST        1 (None)
    6 RETURN_VALUE

从字节码中可以看出，它只有一个LOAD_CONST ，以及一个已经计算好的值86400。

这表明 CPython 解释器在解析和构建抽象语法树期间，会折叠常量表达式 24 * 60 * 60，并将其替换为计算值 86400。

知识点扩展：

常量折叠的外部细节

当初，咱们将重点转移到外部的实现细节，即关注 CPython 在哪里以及如何实现常量折叠。

所有的 AST 优化（包含常量折叠）都能够在 ast_opt.c 文件中找到。根本的开始函数是 astfold_expr，它会折叠 Python 源码中蕴含的所有表达式。

这个函数以递归形式遍历 AST，并试着折叠每个常量表达式，如上面的代码片段所示：

astfold_expr 在折叠某个表达式之前，会尝试折叠其子表达式（操作对象），而后将折叠操作代理给特定的表达式折叠函数。

特定操作的折叠函数对表达式求值，并返回计算后的常数，而后将其放入 AST 中。

例如，每当 astfold_expr 遇到二值运算时，它便调用 fold_binop，递归地计算两个子操作对象（表达式）。

fold_binop 函数返回计算后的常量值，如上面的代码片段所示：

fold_binop 函数通过查看以后运算符的品种，而后调用其相应的处理函数来折叠二值运算。例如，如果以后的操作是加法运算，为了计算最终值，它会对其左侧和右侧操作数调用 PyNumber_Add。

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更新日志

2024年09月29日

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