為什麼在Python代碼中使用局部變量會更快

在Python開發中，一個常見的效率優化方法就是在進入循環之前，使用局部變量來替代全局變量。具體的，可以對比下面的兩個函數：

g = 2

def local_var():
    global g
    l = g
    for i in range(100000000):
        i % l
        i + l

def global_var():
    global g
    for i in range(100000000):
        i % g
        i + g           

在這個大循環中，global_var采用了全局變量，而local_var中則先用

l = g

把全局變量放到了局部變量裡。我們可以通過timeit子產品來擷取他們的運作時間，比如

>>> import timeit
>>> timeit.timeit(local_var, number=1, globals=globals())
6.773113199975342
>>> timeit.timeit(global_const, number=1, globals=globals())
6.331308399792761           

如果多次比較，會發現local_var确實明顯要比global_var快一些。為了分析原因，我們可以用dis子產品來分别反編譯這兩個函數的Python中間代碼，放在下面進行對比：

dis.dis(local_var)

dis.dis(global_var)

3 0 LOAD_GLOBAL 0 (g) 2 STORE_FAST 0 (l) 4 4 SETUP_LOOP 32 (to 38) 6 LOAD_GLOBAL 1 (range) 8 LOAD_CONST 1 (100000000) 10 CALL_FUNCTION 1 12 GET_ITER >> 14 FOR_ITER 20 (to 36) 16 STORE_FAST 1 (i) 5 18 LOAD_FAST 1 (i) 20 LOAD_FAST 0 (l) 22 BINARY_MODULO 24 POP_TOP 6 26 LOAD_FAST 1 (i) 28 LOAD_FAST 0 (l) 30 BINARY_ADD 32 POP_TOP 34 JUMP_ABSOLUTE 14 >> 36 POP_BLOCK >> 38 LOAD_CONST 0 (None) 40 RETURN_VALUE

3 0 SETUP_LOOP 32 (to 34) 2 LOAD_GLOBAL 0 (range) 4 LOAD_CONST 1 (100000000) 6 CALL_FUNCTION 1 8 GET_ITER >> 10 FOR_ITER 20 (to 32) 12 STORE_FAST 0 (i) 4 14 LOAD_FAST 0 (i) 16 LOAD_GLOBAL 1 (g) 18 BINARY_MODULO 20 POP_TOP 5 22 LOAD_FAST 0 (i) 24 LOAD_GLOBAL 1 (g) 26 BINARY_ADD 28 POP_TOP 30 JUMP_ABSOLUTE 10 >> 32 POP_BLOCK >> 34 LOAD_CONST 0 (None) 36 RETURN_VALUE

比較發現，兩個函數的主要差別在于循環中，local_var使用的是LOAD_FAST指令兒global_var中使用的是LOAD_GLOBAL指令。在Python的解釋器執行中，因為LOAD_GLOBAL要在全局的字典中進行查找，是以LOAD_GLOBAL要比LOAD_FAST慢不少。這應該就是采用局部變量這一優化方法可以讓Python程式更快的原因了。是以，養成在進入大規模的循環之前，用局部變量還是替代全局變量的習慣，還是相當有必要的。