全局变量与局部变量的性能

Question

我还是Python的新手，我一直在尝试提高Python脚本的性能，因此我在有或没有全局变量的情况下对其进行了测试。我给它计时，令我惊讶的是，它在声明了全局变量的情况下运行得更快，而不是将局部变量传递给函数。这是怎么回事？我以为局部变量的执行速度更快？（我知道全球人并不安全，我仍然很好奇。）

Answer 1

当地人应该更快

根据此页面上的本地人和全球人：

当一行代码要求输入变量x的值时，Python将在所有可用的名称空间中按以下顺序搜索该变量：

• 本地名称空间 -特定于当前函数或类方法。如果函数定义了局部变量x或具有参数x，Python将使用该变量并停止搜索。
• 全局名称空间 -特定于当前模块。如果模块定义了名为x的变量，函数或类，Python将使用该变量，函数或类并停止搜索。
• 内置名称空间 -所有模块都是全局的。作为最后的选择，Python将假定x是内置函数或变量的名称。
  
  

基于此，我假设局部变量通常更快。我的猜测是，您所看到的是脚本的某些特定之处。

当地人更快

这是一个使用局部变量的简单示例，这在我的机器上大约需要0.5秒（Python 3中为0.3秒）：

def func():
    for i in range(10000000):
        x = 5

func()

而全局版本大约需要0.7（Python 3中为0.5）：

def func():
    global x
    for i in range(1000000):
        x = 5

func()

global 对已经是全局变量的变量做了一些奇怪的事情

有趣的是，此版本的运行时间为0.8秒：

global x
x = 5
for i in range(10000000):
    x = 5

尽管此版本在0.9中运行：

x = 5
for i in range(10000000):
    x = 5

您会注意到，在这两种情况下，x都是全局变量（因为没有函数），并且它们都比使用局部变量慢。我不知道为什么global x在这种情况下声明有所帮助。

这种怪异在Python 3中不会发生（两个版本大约需要0.6秒）。

更好的优化方法

如果要优化程序，最好的方法是分析程序。这将告诉您花费最多的时间，因此您可以专注于此。您的过程应类似于：

1. 启用概要分析后运行程序。
2. 查看KCacheGrind或类似程序中的配置文件，以确定哪些功能花费的时间最多。
3. 在这些功能中：
   • 寻找可以缓存函数结果的位置（因此您不必做太多工作）。
   • 寻找算法上的改进，例如用闭式函数替换递归函数，或用字典替换列表搜索。
   • 重新配置文件，以确保该功能仍然存在问题。
   • 考虑使用多重处理。