为什么@property在字节码相同的情况下会使属性变慢

Question

考虑下面这段代码：

import timeit
import dis

class Bob(object):
    __slots__ = "_a",

    def __init__(self):
        self._a = "a"

    @property
    def a_prop(self):
        return self._a

bob = Bob()

def return_attribute():
    return bob._a

def return_property():
    return bob.a_prop

print(dis.dis(return_attribute))
print(dis.dis(return_property))

print("attribute:")
print(timeit.timeit("return_attribute()",
                    setup="from __main__ import return_attribute", number=1000000))
print("@property:")
print(timeit.timeit("return_property()",
                    setup="from __main__ import return_property", number=1000000))

很容易看到return_attribute并return_property导致相同的字节码：

 17           0 LOAD_GLOBAL              0 (bob)
              3 LOAD_ATTR                1 (_a)
              6 RETURN_VALUE        
None
 20           0 LOAD_GLOBAL              0 (bob)
              3 LOAD_ATTR                1 (a_prop)
              6 RETURN_VALUE        
None

但是，时间有所不同：

 17           0 LOAD_GLOBAL              0 (bob)
              3 LOAD_ATTR                1 (_a)
              6 RETURN_VALUE        
None
 20           0 LOAD_GLOBAL              0 (bob)
              3 LOAD_ATTR                1 (a_prop)
              6 RETURN_VALUE        
None

为什么？

Answer 1

属性作为函数调用执行，而属性查找仅是哈希表（字典）查找。是的，那总是会慢一些。

该LOAD_ATTR字节码是不是在这里一个固定时间操作。您所缺少的是LOAD_ATTR 将属性查找委托给对象类型。通过触发以下C代码：

• 在给定实例的情况下，在堆栈的顶部查找对象的类型，并要求其生成属性的值。有关调用的信息，请参见ceval.c评估循环部分LOAD_ATTRPyObject_GetAttr()。对于自定义Python类，这最终会调用该_PyObject_GenericGetAttrWithDict()函数（通过type->tp_getattroslot和PyObject_GenericGetAttr。
• 然后，对象通过其自己的MRO查找与属性名称匹配的所有描述符对象。如果存在这样的对象，并且它是一个数据描述符，则搜索将停止并且该数据描述符将被绑定（descriptor.__get__()在其上调用）并返回结果。看到这些行是_PyObject_GenericGetAttrWithDict()。
• 如果没有数据描述符，请在实例__dict__中将属性名称作为键。如果存在这样的密钥，则返回相应的值；否则，返回0。看到这些行。
• 如果实例中没有这样的键__dict__，但是找到了一个非数据描述符，则将该描述符绑定（__get__在其上调用），并在本节中返回结果。
• 如果__getattr__在类上定义了一个方法，请调用该方法。请参阅中的这些行slot_tp_getattr_hook，该行是在将__getattr__钩子添加到类时安装的。
• 否则，请提高AttributeError。

甲property对象是一个数据描述符; 它不仅实现，__get__而且实现__set__和__delete__方法。调用__get__上property用一个实例使property对象调用注册的getter函数。

有关描述符的更多信息，请参见Descriptor HOWTO，以及Python数据模型文档的Invoking Descriptors部分。

字节码没有什么不同，因为它不是由LOAD_ATTR字节码决定该属性是属性还是常规属性。Python是一种动态语言，如果访问的属性将成为属性，编译器将无法预先知道。你可以改变你的类在任何时间：

class Foo:
    def __init__(self):
        self.bar = 42

f = Foo()
print(f.bar)  # 42

Foo.bar = property(lambda self: 81)
print(f.bar)  # 81

在上面的示例中，虽然您bar仅以名称作为f类实例的属性存在Foo，但通过添加Foo.bar property对象，我们拦截了名称的查找过程bar，因为a property是数据描述符，因此可以覆盖所有实例查找。 但是Python无法事先知道这一点，因此无法为属性查找提供不同的字节码。例如，Foo.bar分配可以在完全不相关的模块中进行。