为什么repr(int)比str(int)更快？

Question

我想知道为什么repr(int)比str(int)更快。以下是代码片段：

ROUNDS = 10000

def concat_strings_str():
    return ''.join(map(str, range(ROUNDS)))

def concat_strings_repr():
    return ''.join(map(repr, range(ROUNDS)))

%timeit concat_strings_str()
%timeit concat_strings_repr()

我得到了这些时间（使用Python 3.5.2，但使用2.7.12也会得到非常相似的结果）：

 1.9 ms ± 17.9 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)
 1.38 ms ± 9.07 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)

如果我走在正确的道路上，底层正在调用相同的函数long_to_decimal_string。

我是不是做错了什么，或者还有其他我所忽略的事情？

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更新： 这可能与int的__repr__或__str__方法无关，而与repr()和str()之间的差异有关，因为实际上int.__str__和int.__repr__是相当快的：

def concat_strings_str():
    return ''.join([one.__str__() for one in range(ROUNDS)])

def concat_strings_repr():
    return ''.join([one.__repr__() for one in range(ROUNDS)])

%timeit concat_strings_str()
%timeit concat_strings_repr()

结果为：

2.02 ms ± 24.3 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100 loops each)
2.05 ms ± 7.07 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100 loops each)

- Christian Geier

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@gbtimmon 顺序没有影响。 - Christian Geier

我能够可靠地在OS X上使用python3 -m timeit“''.join(map(repr, range(10000)))”和等效的str版本或多次运行进行复现。这应该消除大部分关于缓存等方面的担忧。但是，如果我去掉join，差异就会消失。python3 -m timeit“map(str, range(10000))” - Rob Napier

没有 join，repr（或 str）实际上不会被调用。@RobNapier - Christian Geier

在Python3中，map返回一个迭代器，因此这段代码实际上并没有做任何事情——你需要构建一个列表，比如 python3 -m timeit "list(map(str, range(10000)))"。 - AChampion

如果Python2的速度相当，那么这是否与Python3中的Unicode字符串有关呢？ - Simon Fraser

Answer 1

因为使用str(obj)必须先经过type.__call__，然后str.__new__（创建一个新字符串），然后PyObject_Str（将对象转换为字符串），它调用int.__str__，最后使用你链接的函数。 repr(obj)对应于builtin_repr，直接调用PyObject_Repr（获取对象的repr），然后调用int.__repr__，它使用与int.__str__相同的函数。

此外，它们通过call_function（处理调用生成的CALL_FUNCTION opcode的函数）所采取的路径略有不同。

来自GitHub主分支（CPython 3.7）：

• str 会经过 _PyObject_FastCallKeywords (这是调用 type.__call__ 的函数之一)。除了执行更多的检查外，这还需要创建一个元组来保存位置参数（参见 _PyStack_AsTuple)。
• repr 会经过 _PyCFunction_FastCallKeywords，该函数调用 _PyMethodDef_RawFastCallKeywords。由于 repr 只接受一个参数（开关将其导向 _PyMethodDef_RawFastCallKeywords 中的 METH_0 情况），因此不需要创建元组，只需 索引参数 即可。

根据您的更新，这不是关于int.__repr__和int.__str__的区别，毕竟它们是相同的函数；而是关于repr和str如何调用它们。str只需要多努力一点。

- Dimitris Fasarakis Hilliard

Answer 2

我刚刚比较了3.5分支中的 str 和 repr 实现。请参见这里。 str 中似乎有更多的检查：

- aristotll

Answer 3

有几种可能原因是因为负责返回 str 和 repr 的CPython函数略有不同。但我想主要原因是因为 str 是一个 type（类），而str.__new__ 方法必须调用 __str__，而 repr 可以直接使用 __repr__。

- MSeifert