内联Python函数

Question

在C程序中,内联函数是一种相当直观的优化.如果内联函数的主体足够小,则最终将跳转保存到函数和创建堆栈帧,并将返回值存储在函数结果存储的任何位置,跳转到内联函数的"body"的末尾"而不是长跳到返回指针.

我有兴趣在Python中做同样的事情,将两个python函数转换为另一个有效的python函数,其中第一个被"内联"到第二个.对此的理想解决方案可能如下所示:

def g(x):
    return x ** 2

def f(y):
    return g(y + 3)

# ... Becomes ...

def inlined_f(y):
    return (y + 3) ** 2

显然,在一种像Python一样动态的语言中,自动执行这一点并非易事.我提出的最好的通用解决方案是使用dict捕获传递给函数的参数,将函数体包装在一个迭代for循环中,用于break跳转到函数的末尾,并将参数的使用替换为索引参数字典.结果如下所示:

def inlined_f(y):
    _g = dict(x=y + 3)
    for ____ in [None]:
        _g['return'] = _g['x'] ** 2
        break
    _g_return = _g.get('return', None)
    del _g
    return _g_return

我不在乎它是否丑陋,但我确实关心它不支持循环内的返回.例如:

def g(x):
    for i in range(x + 1):
        if i == x:
            return i ** 2
    print("Woops, you shouldn't get here")

def inlined_f(y):
    _g = dict(x=y + 3)
    for ____ in [None]:
        for _g['i'] in range(_g['x'] + 1):
            if _g['i'] == _g['x']:
                _g['return'] _g['i'] ** 2
                break  # <-- Doesn't exit function, just innermost loop
        print("Woops, you shouldn't get here")
    _g_return = _g.get('return', None)
    del _g
    return _g_return

我可以采取什么方法来避免需要使用break"跳出"内联函数体的问题？我也可以采用一种更好的通用方法,将一个Python函数内联到另一个函数中.

作为参考,我正在使用AST(抽象语法树)级别,因此使用解析的Python代码; 很明显,除了字面值之外,我不知道在执行这种转换时会有什么价值或类型.生成的内联函数必须与原始函数的行为相同,并且必须支持调用函数时通常可用的所有功能.这在Python中甚至可能吗？

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编辑:我应该澄清,因为我使用标签"优化",我实际上并没有对性能提升感兴趣.生成的代码不需要更快,它只是不能调用内联函数,同时仍然表现相同.您可以假设这两个函数的源代码都可用作有效的Python.

Answer 1

与 a 最接近的模拟return可能是引发 an Exception，它将从嵌套循环中弹出到“内联函数”的顶部。

class ReturnException(Exception):
    pass


g = dict(x=y + 3)
try:
    for j in some_loop:
        for _g['i'] in range(_g['x'] + 1):
            if _g['i'] == _g['x']:
                raise ReturnException(_g['i'] ** 2)
except ReturnException as e:
    _g['return'] = e.message
else:
    _g['return'] = None

我不知道与异常相关的开销有多少，或者这是否比简单地调用函数更快。