a,b = b,在C++中的python vs std :: swap()中

Question

我知道这a,b = b,a基本上是为一个元组赋予(a,b)另一个元组的值(b,a).这本质上是交换价值的形式a来b和b到a.因此,导致"交换".

这是swap()C++中函数的功能.

从研究中,我看到C++的swap()函数使用第三个临时变量来执行交换.我一直无法找到如何a,b = b,a在python中实现.

如何a,b = b,a实施？

python是否也使用第三个临时变量？如果没有,它是如何工作的？

两种操作如何在速度方面进行比较？我猜测如果python也使用第三个变量,执行时间的差异将归因于python的解释.

编辑:所有答案都很棒,但社区似乎认为Sapan是最好的.还要感谢a_guest,虽然没有发表回答,但他们在评论中给了我们很多信息.另外:每个人似乎都认为swap()只是因为它的C++而更快.我不一定同意这一点.如果以冻结二进制文件运行,Python可以非常快.

Answer 1

对于元组赋值,Python直接使用堆栈结构:

>>> import dis
>>> def abc(a, b):
...     a, b = b, a
... 
>>> dis.dis(abc)
  2           0 LOAD_FAST                1 (b)
              3 LOAD_FAST                0 (a)
              6 ROT_TWO             
              7 STORE_FAST               0 (a)
             10 STORE_FAST               1 (b)
             13 LOAD_CONST               0 (None)
             16 RETURN_VALUE  

在python中,左侧目标列表中的分配是从左到右完成的.

Answer 2

a,b = b是如何实现的？

首先,b, a创建一个元组.您可以使用例如验证这一点

>>> tmp = 1, 2
>>> tmp
(1, 2)

然后,赋值使用序列解包,覆盖名称a,b.因此代码基本上是

>>> tmp = (a, b)
>>> b, a = tmp

两种操作如何在速度方面进行比较？

这取决于你的python实现.如果您使用CPython(标准版本),那么C++可能会因为编译和优化而快得多.

CPython实现细节

在CPython中,交换有时会被优化.对于小交换(<4个元素),它使用优化的交换

>>> def swap(a, b):
>>>     a, b = b, a
>>> dis.dis(swap)
  3           0 LOAD_FAST                1 (b)
              3 LOAD_FAST                0 (a)
              6 ROT_TWO
              7 STORE_FAST               0 (a)
             10 STORE_FAST               1 (b)
             13 LOAD_CONST               0 (None)
             16 RETURN_VALUE
>>> def swap(a, b, c):
>>>     a, b, c = c, b, a
>>> dis.dis(swap)
  3           0 LOAD_FAST                2 (c)
              3 LOAD_FAST                1 (b)
              6 LOAD_FAST                0 (a)
              9 ROT_THREE
             10 ROT_TWO
             11 STORE_FAST               0 (a)
             14 STORE_FAST               1 (b)
             17 STORE_FAST               2 (c)
             20 LOAD_CONST               0 (None)
             23 RETURN_VALUE

对于4个或更多元素的交换,它完全符合我上面所写的,没有优化.

>>> def swap(a, b, c, d):
>>>     a, b, c, d = d, c, b, a
>>> dis.dis(swap)
  3           0 LOAD_FAST                3 (d)
              3 LOAD_FAST                2 (c)
              6 LOAD_FAST                1 (b)
              9 LOAD_FAST                0 (a)
             12 BUILD_TUPLE              4
             15 UNPACK_SEQUENCE          4
             18 STORE_FAST               0 (a)
             21 STORE_FAST               1 (b)
             24 STORE_FAST               2 (c)
             27 STORE_FAST               3 (d)
             30 LOAD_CONST               0 (None)
             33 RETURN_VALUE

Answer 3

添加到Sapan的答案:

在C++中,它可能在概念上使用第三个变量进行交换.但是你可以在这里看到编译器可以生成与python中显示的相同的程序集:

void foo(int& a, int& b)
{
    std::swap(a, b);
}

变成

foo(int&, int&):
    mov     eax, DWORD PTR [rdi]
    mov     edx, DWORD PTR [rsi]
    mov     DWORD PTR [rdi], edx
    mov     DWORD PTR [rsi], eax
    ret

https://godbolt.org/g/dRrzg6