关键字参数性能（Python）

Question

我正在尝试通过使用timeit测试各种函数来优化一些Python代码。

我发现，变量是关键字参数还是在函数内部会影响速度。

也就是说：

def test_function(A = value()):
    #rest of function....

返回的结果与以下内容不同：

def test_function():
    A = value()
    #rest of function ...

我本以为它们会有非常相似的结果 - 我猜我在这里理解/遗漏了什么...（测试也进行了10,000次循环）

- djmac

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确保您理解执行 value() 的道德准则。如果这是一些随机 id 生成器，您将会遇到麻烦。那个 id 将永远默认存在。因此请确保通过调用 value() 来检查您的应用程序是否正常。 - User007

在CPython中有一个fast_function的速度优化，用于处理仅限位置参数调用，如果函数对象缺少默认参数或单元格变量/自由变量设置，则使用PyEval_EvalCodeEx。否则，它将使用PyEval_EvalCodeEx。我的测试表明，在没有默认值和有默认值的情况下，使用255个参数可以提高约5-7%的性能。但更重要的是，使用255个关键字参数的速度要慢12-13倍，因为使用关键字进行调用需要更多的工作来设置和评估。 - Eryk Sun

话虽如此，大多数函数的代码评估将完全超过调用开销。 - Eryk Sun

Answer 1

关键字参数在函数定义时只计算一次。因此，在您的第一个示例中，无论您调用测试函数多少次，value()都只被调用一次。如果value()花费较多时间，这就解释了两个版本之间运行时间差异的原因。

- Nik Haldimann

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好的，谢谢 - 这就是我所缺少的东西！非常感谢。 - djmac

Answer 2

有人讨论为什么这种方法不是确定方法有效性的最佳方法，但如果你使用dis来检查函数的字节码，你会发现它们的结构不同，即t1在定义时计算其默认参数，因此不需要在后续函数调用中重新定义：

>>> import dis
>>> def t1(A=1):
...   pass
>>> def t2():
....  A=1
>>> dis.dis(t1)
  2           0 LOAD_CONST               0 (None)
              3 RETURN_VALUE        
>>> dis.dis(t2)
  2           0 LOAD_CONST               1 (1)
              3 STORE_FAST               0 (A)
              6 LOAD_CONST               0 (None)
              9 RETURN_VALUE        

- RocketDonkey

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谢谢 - 我以前没接触过 dis 模块 - 看起来非常有用。 - djmac

@djmac绝对有时候会派上用场。顺便问一句，好问题！ - RocketDonkey

Answer 3

你的两个函数没有理由期望执行相同的任务，更别说具有相同的性能特征了。

def test_function(A = value()):
    #rest of function....

这个函数没有所谓的"关键字参数"，它只有一个带有默认值的参数。任何函数的任何参数（除了一些顽固的内建函数）都可以通过关键字或位置传递，但是参数本身并不是"关键字参数"。

关键字参数和默认值之间唯一的联系是：当您有多个带有默认值的参数时，如果想为后面的参数提供明确的值而接受前面的参数的默认值，则必须通过关键字传递后面的参数。

这两个函数之间的巨大区别在于，当您为 A 声明一个默认值时，它是一个默认值，而不是一些代码，如果未提供明确值，则每次都会重新生成该值。当您这样说时：

def test_function(A = value()):
    #rest of function....

你正在为A设置一个默认的值。和任何其他上下文一样，当你在需要提供一个值给Python时，如果你提供一个复杂表达式，Python会计算这个表达式并使用结果值。因此，在函数定义时设置A的默认值，它将被设置为那个时间value()返回的任何值。然后，这一个单独的值就是A的默认值。

def test_function():
    A = value()
    #rest of function ...

在这个函数中，每次调用该函数都会评估value()。因此，如果value()很耗费时间，那么这个版本将比第一个版本需要更长的时间。但是，如果value()返回的是一个您稍后会改变的对象，则默认参数版本将始终使用单个对象，无论在调用函数时处于什么状态，而第二个版本将每次构造一个新的value对象。哪个版本应该使用取决于您希望程序具有的语义。

- Ben

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感谢您的认真回复！我完全不知道。干杯。 - djmac

在Python中，确实存在关键字参数（keyword argument），即使是在Python 2中也是如此。而在Python 3中，还有关键字-仅限（keyword-only）参数。 - agf

@agf，你提供的教程正是我所理解的关键字参数。一个函数只有形式参数（和可选的**kwargs，所以你可以认为它从**kwargs中监听到的任何特定名称都是“关键字参数”）。在调用时，参数可以通过位置或关键字传递；这不是函数形式参数的属性。的确，我省略了提及**kwargs（或Python3中的仅限关键字参数）以简化信息。我想表达的核心观点是，“关键字”与“默认值”无关。 - Ben