Python:为什么*和**比/和sqrt()快？
Python:为什么*和**比/和sqrt()快？
提问于 2011-11-10 00:20:19
在优化代码时，我意识到了以下几点：
>>> from timeit import Timer as T
>>> T(lambda : 1234567890 / 4.0).repeat()
[0.22256922721862793, 0.20560789108276367, 0.20530295372009277]
>>> from __future__ import division
>>> T(lambda : 1234567890 / 4).repeat()
[0.14969301223754883, 0.14155197143554688, 0.14141488075256348]
>>> T(lambda : 1234567890 * 0.25).repeat()
[0.13619112968444824, 0.1281130313873291, 0.12830305099487305]还有：
>>> from math import sqrt
>>> T(lambda : sqrt(1234567890)).repeat()
[0.2597470283508301, 0.2498021125793457, 0.24994492530822754]
>>> T(lambda : 1234567890 ** 0.5).repeat()
[0.15409398078918457, 0.14059877395629883, 0.14049601554870605]我认为这与python在C中的实现方式有关，但我想知道是否有人愿意解释一下为什么会这样？
回答 1
Stack Overflow用户
回答已采纳
发布于 2011-11-10 00:35:45
您的结果(有些出乎意料)的原因是，Python似乎折叠了涉及浮点乘法和求幂的常量表达式，而不是除法。math.sqrt()是一个完全不同的野兽，因为它没有字节码，而且它涉及到一个函数调用。
在Python 2.6.5上，以下代码：
x1 = 1234567890.0 / 4.0
x2 = 1234567890.0 * 0.25
x3 = 1234567890.0 ** 0.5
x4 = math.sqrt(1234567890.0)编译为以下字节码：
# x1 = 1234567890.0 / 4.0
4 0 LOAD_CONST 1 (1234567890.0)
3 LOAD_CONST 2 (4.0)
6 BINARY_DIVIDE
7 STORE_FAST 0 (x1)
# x2 = 1234567890.0 * 0.25
5 10 LOAD_CONST 5 (308641972.5)
13 STORE_FAST 1 (x2)
# x3 = 1234567890.0 ** 0.5
6 16 LOAD_CONST 6 (35136.418286444619)
19 STORE_FAST 2 (x3)
# x4 = math.sqrt(1234567890.0)
7 22 LOAD_GLOBAL 0 (math)
25 LOAD_ATTR 1 (sqrt)
28 LOAD_CONST 1 (1234567890.0)
31 CALL_FUNCTION 1
34 STORE_FAST 3 (x4)正如您所看到的，乘法和求幂根本不需要时间，因为它们是在编译代码时完成的。除法需要更长的时间，因为它发生在运行时。平方根运算不仅是四种运算中计算量最大的运算，而且还会产生其他运算所没有的各种开销(属性查找、函数调用等)。
如果你消除了常量折叠的影响，那么几乎没有什么可以区分乘法和除法：
In [16]: x = 1234567890.0
In [17]: %timeit x / 4.0
10000000 loops, best of 3: 87.8 ns per loop
In [18]: %timeit x * 0.25
10000000 loops, best of 3: 91.6 ns per loopmath.sqrt(x)实际上比x ** 0.5快一点，可能是因为它是后者的一个特例，因此可以更有效地完成，尽管有开销：
In [19]: %timeit x ** 0.5
1000000 loops, best of 3: 211 ns per loop
In [20]: %timeit math.sqrt(x)
10000000 loops, best of 3: 181 ns per loopPython 2011-11-16:常量表达式折叠由的窥视孔优化器完成。源代码(peephole.c)包含以下注释，解释了为什么常量除法没有折叠：
case BINARY_DIVIDE:
/* Cannot fold this operation statically since
the result can depend on the run-time presence
of the -Qnew flag */
return 0;-Qnew标志启用PEP 238中定义的“真除”。
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原文链接：
https://stackoverflow.com/questions/8068019
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