为什么字符串的启动速度比in慢？

Question

令人惊讶的是，我发现startswith比中的慢：

In [10]: s="ABCD"*10

In [11]: %timeit s.startswith("XYZ")
1000000 loops, best of 3: 307 ns per loop

In [12]: %timeit "XYZ" in s
10000000 loops, best of 3: 81.7 ns per loop

众所周知，操作中的需要搜索整个字符串，startswith只需要检查前几个字符，所以startswith应该更高效。

当s足够大时，启动s的速度更快：

In [13]: s="ABCD"*200

In [14]: %timeit s.startswith("XYZ")
1000000 loops, best of 3: 306 ns per loop

In [15]: %timeit "XYZ" in s
1000000 loops, best of 3: 666 ns per loop

因此，调用startswith似乎有一些开销，这使得当字符串很小时，调用速度会变慢。

然后我试图弄清楚startswith调用的开销是多少。

首先，我使用了一个f变量来降低点操作的成本——正如这个答案中提到的——在这里我们可以看到startswith仍然较慢：

In [16]: f=s.startswith

In [17]: %timeit f("XYZ")
1000000 loops, best of 3: 270 ns per loop

此外，我测试了空函数调用的成本：

In [18]: def func(a): pass

In [19]: %timeit func("XYZ")
10000000 loops, best of 3: 106 ns per loop

无论点运算和函数调用的成本如何，启动时间约为（270-106）=164ns，但运行中仅需要81.7ns。似乎还有一些开销可以开始，那是什么？

按照poke和lvc的建议，在< code>startswith和< code>__contains__之间添加测试结果:

In [28]: %timeit s.startswith("XYZ")
1000000 loops, best of 3: 314 ns per loop

In [29]: %timeit s.__contains__("XYZ")
1000000 loops, best of 3: 192 ns per loop

Answer 1

这可能是因为＜code＞str。startswith（）比str做得更多__contains_（），也因为我相信str__contains__完全在C中运行，而str。startswith（）必须与Python类型交互。它的签名是＜code＞str。startswih（prefix[，start[，end]]），其中prefix可以是要尝试的字符串的元组。

Answer 2

正如在注释中已经提到的，如果您使用< code > s . _ _ contains _ _(" XYZ ")您会得到一个更类似于< code>s.startswith("XYZ")的结果，因为它需要采取相同的途径:在字符串对象上进行成员查找，然后进行函数调用。这通常有点贵(当然还不够贵)。另一方面，当您在s中执行< code >“XYZ”时，解析器会解释该操作符，并可以简化对< code>__contains__的成员访问(或者说是其背后的实现，因为< code>__contains__本身只是访问实现的一种方式)。

您可以通过查看字节码来了解这一点:

>>> dis.dis('"XYZ" in s')
  1           0 LOAD_CONST               0 ('XYZ')
              3 LOAD_NAME                0 (s)
              6 COMPARE_OP               6 (in)
              9 RETURN_VALUE
>>> dis.dis('s.__contains__("XYZ")')
  1           0 LOAD_NAME                0 (s)
              3 LOAD_ATTR                1 (__contains__)
              6 LOAD_CONST               0 ('XYZ')
              9 CALL_FUNCTION            1 (1 positional, 0 keyword pair)
             12 RETURN_VALUE

因此，将s.__contains__（“XYZ”）与s.startswith（“XYZ”）进行比较会产生更相似的结果，但是对于示例字符串s，startswith仍然会更慢。

为此，您可以检查两者的实现。有趣的是，contains实现是静态类型的，并且假设参数本身是unicode对象。所以这是非常有效的。

然而，startswith实现是一个“动态”Python方法，需要实现来实际解析参数。startswith还支持元组作为参数，这使得该方法的整个启动有点慢：（由我缩短，带有我的评论）：

static PyObject * unicode_startswith(PyObject *self, PyObject *args)
{
    // argument parsing
    PyObject *subobj;
    PyObject *substring;
    Py_ssize_t start = 0;
    Py_ssize_t end = PY_SSIZE_T_MAX;
    int result;
    if (!stringlib_parse_args_finds("startswith", args, &subobj, &start, &end))
        return NULL;

    // tuple handling
    if (PyTuple_Check(subobj)) {}

    // unicode conversion
    substring = PyUnicode_FromObject(subobj);
    if (substring == NULL) {}

    // actual implementation
    result = tailmatch(self, substring, start, end, -1);
    Py_DECREF(substring);
    if (result == -1)
        return NULL;
    return PyBool_FromLong(result);
}

这可能是 startwith 对于包含的字符串较慢的一个重要原因，因为它很简单。