Python 3.9 性能优化：更快的 list()、dict() 和 range() 等内置类型

[chinesehuazhou]

Python 的 3.9.0 版本正在开发中，计划在 2020-10-05 发布 final 版本。

官方在 changelog 中披露了很多细节，其中有一项“vectorcall”特性是最容易被接受的，本文打算带大家先来一探究竟。

事实上，早在 Python 3.8 版本中就已部分地实现了 vectorcall，只不过它是暂时性的，被隐藏起来了，按计划是在 3.9 版本中实现完全体。下图是 3.8 版本中的简介：

那么，什么是 vectorcall 呢？它会带来哪些变化呢？

“a fast calling protocol for CPython”，即它是 CPython 的一种快速调用协议，可以加速 CPython 解释器在调用类对象时的速度。

（ PS：需要注意的是，这里说的“协议”是一种广义的称呼，它跟我们熟知的网络协议或通信协议不同，可理解为对代码作调用时的一种约定、一种实现方式）

这种协议是在 PEP-590 中被提出的（时间是 2019-03-29 ），对应的 bpo 是 issue37207，历时近一年的开发，目前它的实现已合入了代码仓。

用一句话概括它的核心要点是：它将提升 list()、tuple()、dict() 等主要类型的调用速度，同时它还可以被用在自定义的类上。

结合 PEP 与 bpo 信息，我提炼了以下的详细要点：

• vectorcall 是对 fastcall 的正式化。在之前的 CPython 中存在一些零散的优化点（即 fastcall ），如今官方把它们系统化了，给出了一个正式的“vectorcall”称呼
• vectorcall 适用于多数内置类型。据当前的披露信息，它适用于 list 、tuple 、dict 、set 、frozenset 与 range 这 6 种主要的内置类型（部分测量数据显示，速度提升率达 10%~30%）
• vectorcall 是对性能与灵活性的调和。之前的解释器具有很高的灵活性，但是在对象调用过程中，存在不必要的中间对象以及间接的调用开销，如今是设法消除了这部分开销，得以提升了性能

PEP-590 中还详细介绍了 CPython 的实现细节，并罗列了 C API 的变化点，这部分内容就不展开了，感兴趣的同学请自行查阅文档。

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主要的内容就算介绍完了，它很简单，并不难理解，不会带来学习的负担，也不会造成什么意见分歧。

但是说句老实话，这个性能提升可能显得有点“费力不讨好”：内置类型的调用速度并不会造成什么性能问题（并不慢），而提升空间也仅是纳秒 /微秒级别，非常有限。多名核心开发者花费大半年时间和精力，到底值不值得？

我们恐怕都没有对此作出价值评判的资格。仁者见仁，智者见智。

但是，也许我们可以往乐观的方面想：对于这种微不足道的性能提升，核心开发者们都能认真对待、精益求精、持续投入、考虑全面，那在其它方面上也绝不会逊色。所以，我们有理由对 Python 的未来保持乐观的希望！

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相关链接：

https://docs.python.org/3.9/whatsnew/changelog.html

https://www.python.org/dev/peps/pep-0590

https://bugs.python.org/issue37207