当索引范围对象时，是否使用迭代协议？

Question

由于范围对象按需生成值，这是否意味着每次对范围进行索引时，迭代协议都会被调用直到该索引？

我的意思是，在以下情况下：

>>> R = range(1,11)
>>> print(R[5])
6

由于 R[5] 没有存储在内存中，那么每次都会创建一个新的迭代器来计算吗？如果不是这样，那么如何对范围对象进行索引？

- masiewpao

Answer 1

这里不创建迭代器，也不进行迭代。 range 对象的实现方式是使Python在常量时间内按需计算R[5]的值。¹

如果索引i不是负数，则计算简化为：

i * step + start

在你的代码R [5]的情况下，这将是5 * 1 + 1，即6。

如果索引i为负数，则首先将R的长度添加到i中，然后再像之前一样计算值：

(i + len(R)) * step + start

Python内部机制

当你写下R[5]时，Python会将这个语法最终转换成调用PyObject_GetItem函数，该函数检查对象R以确定如何按索引5查找项。

PyObject_GetItem首先检查range类型的tp_as_mapping槽位。这不是null/null指针，而是保留着range_as_mapping结构体的引用。接下来，PyObject_GetItem检查此结构体的mp_subscript字段中存储的内容：

static PyMappingMethods range_as_mapping = {
        (lenfunc)range_length,       /* mp_length */
        (binaryfunc)range_subscript, /* mp_subscript */
        (objobjargproc)0,            /* mp_ass_subscript */
};

正如您在上面的代码片段中所看到的，它找到了占用mp_subscript字段的range_subscript函数。² 现在，range_subscript会检查传递给它的参数（R和5），以确定是请求单个索引还是切片。整数5表示只需要一个单一的索引，因此该函数将计算值的委托交给compute_range_item。该函数执行计算，返回整数6，正如本回答的第一部分所概述的那样。

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¹我假设您正在使用CPython：其他Python实现可能会以不同的方式实现range对象。

²如果您调用len(R)，则可以看到在mp_length中调用的内部函数，该函数用于计算R的长度（参见为什么在Python 3中“1000000000000000 in range(1000000000000001)”如此快？）。

- Alex Riley

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除了这些 C 级别的函数之外，值得一提的是 Python 级别的 __getitem__ 和 __len__，以及序列协议。 - lvc

Answer 2

不是的。

然而，range支持迭代协议和索引（通过getitem）。

- ealfie

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嗨，谢谢您的回复！我查看了getitem的文档，但是不确定是否理解正确。如果它等同于在对象中使用self[key]，那么在虚拟序列中仍然存在知道值的问题（因为它不存储在内存中），不是吗？ - masiewpao