這里的 LOAD_NAME 和 STORE_NAME 打了一套組合拳，把 值 和 符號(hào) 關(guān)聯(lián)了起來(lái)，并存到 f->f_locals

那么問(wèn)題來(lái)了：f->f_locals是什么？怎么存？

這里的 f 就是一個(gè)幀對(duì)象，而 f_locals 是它的一個(gè)屬性。而這個(gè)屬性又比較神奇，在幀對(duì)象創(chuàng)建時(shí)，會(huì)被置為字典，而在函數(shù)機(jī)制內(nèi)，又會(huì)被置為 NULL, 因?yàn)樵诤瘮?shù)機(jī)制內(nèi)，就會(huì)用上面那套 fastlocals了。

那么在這里，就會(huì)引出一個(gè)小問(wèn)題，有個(gè)叫 locals() 的函數(shù)，來(lái)打印局部變量，這又是怎么回事？ 在另一篇文章已經(jīng)談到，歡迎移步: https://segmentfault.com/a/11...

接回上文，既然f->f_locals是字典，那就按照我們理解的字典那樣存就好了唄~

這樣就到了久違的LOAD_LOCALS了，具體實(shí)現(xiàn)：

TARGET_NOARG(LOAD_LOCALS)
 {
     if ((x = f->f_locals) != NULL)
     {
         Py_INCREF(x);
         PUSH(x);
         DISPATCH();
     }
     PyErr_SetString(PyExc_SystemError, "no locals");
     break;
 }

很通俗易懂，就是把剛才提到的、存了好多符號(hào)的 字典，拿出來(lái)塞到這個(gè)運(yùn)行時(shí)棧 (下文會(huì)介紹到這個(gè)) 。

塞這個(gè)有啥用呢？這煞費(fèi)苦心的一切，都是為了別人好??！這種種的一切，都是為了 BUILD_CLASS 準(zhǔn)備，因?yàn)樾枰眠@些來(lái)創(chuàng)建類！

那么關(guān)于類的知識(shí)，暫告一段落，下回再分解，咱們跑題都快跑出九霄凌外了

那么主角來(lái)了，我們要重點(diǎn)理解這個(gè)，因?yàn)檫@個(gè)確實(shí)還挺有意思。

Python 函數(shù)的構(gòu)建和運(yùn)行，說(shuō)復(fù)雜不復(fù)雜，說(shuō)簡(jiǎn)單也不簡(jiǎn)單，因?yàn)樗枰獏^(qū)分很多情況，比方說(shuō)需要區(qū)分 函數(shù) 和 方法，再而區(qū)分是有無(wú)參數(shù)，有什么參數(shù)，有木有變長(zhǎng)參數(shù)，有木有關(guān)鍵參數(shù)。

全部展開(kāi)仔細(xì)講是不可能的啦，不過(guò)可以簡(jiǎn)單圖解下大致的流程（忽略參數(shù)變化細(xì)節(jié)）：

一路順流而下，直達(dá) fast_function，它在這里的調(diào)用是：

// ceval.c -> call_function

x = fast_function(func, pp_stack, n, na, nk);

參數(shù)解釋下：

func: 傳入的 test;

pp_stack: 近似理解調(diào)用棧 (py方式);

na: 位置參數(shù)個(gè)數(shù);

nk: 關(guān)鍵字個(gè)數(shù);

n = na + 2 * nk;

那么下一步就看看 fast_function 要做什么吧。

初始化一波

定義 co 來(lái)存放 test 對(duì)象里面的 func_code

定義 globals 來(lái)存放 test 對(duì)象里面的 func_globals (字典)

定義 argdefs 來(lái)存放 test 對(duì)象里面的 func_defaults (構(gòu)建函數(shù)時(shí)的關(guān)鍵字參數(shù)默認(rèn)值)

來(lái)個(gè)判斷，如果 argdefs 為空 && 傳入的位置參數(shù)個(gè)數(shù) == 函數(shù)定義時(shí)候的位置形參個(gè)數(shù) && 沒(méi)有傳入關(guān)鍵字參數(shù)

那就

用 當(dāng)前線程狀態(tài)、co 、globals 來(lái)新建棧對(duì)象 f;

定義fastlocals ( fastlocals = f->f_localsplus; );

把 傳入的參數(shù)全部塞進(jìn)去 fastlocals

那么問(wèn)題來(lái)了，怎么塞？怎么找到傳入了什么鬼參數(shù)：這個(gè)問(wèn)題還是只能有 dis 來(lái)解答:

我們知道現(xiàn)在這步是在 CALL_FUNCTION 里面進(jìn)行的，所以塞參數(shù)的動(dòng)作，肯定是在此之前的，所以：

 12          27 LOAD_NAME                2 (test)
             30 LOAD_CONST               4 (3)
             33 CALL_FUNCTION            1
             36 POP_TOP
             37 LOAD_CONST               1 (None)
             40 RETURN_VALUE

在 CALL_FUNCTION 上面就看到 30 LOAD_CONST 4 (3)，有興趣的童鞋可以試下多傳幾個(gè)參數(shù)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)傳入的參數(shù)，是依次通過(guò)LOAD_CONST 這樣的方式加載進(jìn)來(lái)，所以如何找參數(shù)的問(wèn)題就變得呼之欲出了；

// fast_function 函數(shù)

fastlocals = f->f_localsplus;
stack = (*pp_stack) - n;

 for (i = 0; i < n; i++) {
     Py_INCREF(*stack);
     fastlocals[i] = *stack++;
 }

這里出現(xiàn)的 n 還記得怎么來(lái)的嗎？回顧上面有個(gè) n = na + 2 * nk; ，能想起什么嗎？

其實(shí)這個(gè)地方就是簡(jiǎn)單的通過(guò)將 pp_stack 偏移 n 字節(jié) 找到一開(kāi)始塞入?yún)?shù)的位置。

那么問(wèn)題來(lái)了，如果 n 是 位置參數(shù)個(gè)數(shù) + 關(guān)鍵字參數(shù)，那么 2 * nk 是什么意思？其實(shí)這答案很簡(jiǎn)單，那就是 關(guān)鍵字參數(shù)字節(jié)碼 是屬于帶參數(shù)字節(jié)碼， 是占 2字節(jié)。

到了這里，棧對(duì)象 f 的 f_localsplus 也登上歷史舞臺(tái)了，只是此時(shí)的它，還只是一個(gè)未經(jīng)人事的少年，還需歷練。

做好這些動(dòng)作，終于來(lái)到真正執(zhí)行函數(shù)的地方了: PyEval_EvalFrameEx，在這里，需要先交代下，有個(gè)和 PyEval_EvalFrameEx 很像的，叫 PyEval_EvalCodeEx，雖然長(zhǎng)得像，但是人家干得活更多了。

請(qǐng)看回前面的 fast_function 開(kāi)始那會(huì)有個(gè)判斷，我們上面說(shuō)得是判斷成立的，也就是最簡(jiǎn)單的函數(shù)執(zhí)行情況。如果函數(shù)傳入多了關(guān)鍵字參數(shù)或者其他情況，那就復(fù)雜很多了，此時(shí)就需要由 PyEval_EvalCodeEx 處理一波，再執(zhí)行 PyEval_EvalFrameEx。

PyEval_EvalFrameEx 主要的工作就是解析字節(jié)碼，像剛才的那些 CALL_FUNCTION，LOAD_FAST 等等，都是由它解析和處理的，它的本質(zhì)就是一個(gè)死循環(huán)，然后里面有一堆 swith - case，這基本也就是 Python 的運(yùn)行本質(zhì)了。

講了這么長(zhǎng)的一堆，算是把 Python 最基本的 函數(shù)調(diào)用過(guò)程簡(jiǎn)單掃了個(gè)盲，現(xiàn)在才開(kāi)始探索主題。。

為了簡(jiǎn)單闡述，直接引用名詞：fastlocals, 其中 fastlocals = f->f_localsplus

剛才只是簡(jiǎn)單看到了，Python 會(huì)把傳入的參數(shù)，以此塞入 fastlocals 里面去，那么毋庸置疑，傳入的位置參數(shù)，必然屬于局部變量了，那么關(guān)鍵字參數(shù)呢？那肯定也是局部變量，因?yàn)樗鼈兌急惶厥鈱?duì)待了嘛。

那么除了函數(shù)參數(shù)之外，必然還有函數(shù)內(nèi)部的賦值咯？ 這塊字節(jié)碼也一早在上面給出了：

# CALL_FUNCTION
  5           0 LOAD_CONST               1 ("test")
              3 STORE_FAST               1 (c)

這里出現(xiàn)了新的字節(jié)碼 STORE_FAST,一起來(lái)看看實(shí)現(xiàn)把：

# PyEval_EvalFrameEx 龐大 switch-case 的其中一個(gè)分支：

        PREDICTED_WITH_ARG(STORE_FAST);
        TARGET(STORE_FAST)
        {
            v = POP();
            SETLOCAL(oparg, v);
            FAST_DISPATCH();
        }

# 因?yàn)橛猩婕暗胶?，就順便給出：
#define GETLOCAL(i)     (fastlocals[i])
#define SETLOCAL(i, value)      do { PyObject *tmp = GETLOCAL(i); 
                                     GETLOCAL(i) = value; 
                                     Py_XDECREF(tmp); } while (0)

簡(jiǎn)單解釋就是，將 POP() 獲得的值 v，塞到 fastlocals 的 oparg 位置上。此處，v 是 "test"， oparg 就是 1。用圖表示就是：

有童鞋可能會(huì)突然懵了，為什么突然來(lái)了個(gè) b ？我們又需要回到上面看 test 函數(shù)是怎樣定義的：

// 我感覺(jué)往回看的概率超低的，直接給出算了

def test(b):
    c = "test"    
    print b   # 局部變量
    print c   # 局部變量

看到函數(shù)定義其實(shí)都應(yīng)該知道了，因?yàn)?b 是傳的參數(shù)啊，老早就塞進(jìn)去了~

那存儲(chǔ)知道了，那么怎么取呢？同樣也是這段代碼的字節(jié)碼：

22 LOAD_FAST                1 (c)

雖然這個(gè)用腳趾頭想想都知道原理是啥，但公平起見(jiàn)還是給出相應(yīng)的代碼：

# PyEval_EvalFrameEx 龐大 switch-case 的其中一個(gè)分支：
TARGET(LOAD_FAST)
{
    x = GETLOCAL(oparg);
    if (x != NULL) {
        Py_INCREF(x);
        PUSH(x);
        FAST_DISPATCH();
    }
    format_exc_check_arg(PyExc_UnboundLocalError,
        UNBOUNDLOCAL_ERROR_MSG,
        PyTuple_GetItem(co->co_varnames, oparg));
    break;
}

直接用 GETLOCAL 通過(guò)索引在數(shù)組里取值了。

到了這里，應(yīng)該也算是把 f_localsplus 講明白了。這個(gè)地方不難，其實(shí)一般而言是不會(huì)被提及到這個(gè)，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)忽略即可了，但是如果說(shuō)想在性能方面講究點(diǎn)，那么這個(gè)小知識(shí)就不得忽視了。

因?yàn)槭敲嫦驅(qū)ο螅晕覀兌剂?xí)慣了通過(guò) class 的方式，對(duì)于下面的使用方式，也是隨手就來(lái)：

class SS(object):
    def __init__(self):
        self.test_dict = {}

    def test(self):
        print self.test_dict

這種方式一般是沒(méi)什么問(wèn)題的，也很規(guī)范。到那時(shí)如果是下面的操作，那就有問(wèn)題了：

class SS(object):
    def __init__(self):
        self.test_dict = {}

    def test(self):
        num = 10
        for i in range(num):
            self.test_dict[i] = i

這段代碼的性能損耗，會(huì)隨著 num 的值增大而增大， 如果下面循環(huán)中還要涉及到更多類屬性的讀取、修改等等，那影響就更大了

這個(gè)類屬性如果換成 全局變量，也會(huì)存在類似的問(wèn)題，只是說(shuō)在操作類屬性會(huì)比操作全局變量要頻繁得多。

我們直接看看兩者的差距有多大把？

import timeit
class SS(object):
    def test(self):
        num = 100
        self.test_dict = {}        # 為了公平，每次執(zhí)行都同樣初始化新的 {}
        for i in range(num):
            self.test_dict[i] = i

    def test_local(self):
        num = 100
        test_dict = {}             # 為了公平，每次執(zhí)行都同樣初始化新的 {}
        for i in range(num):
            test_dict[i] = i
        self.test_dict = test_dict

s = SS()
print timeit.timeit(stmt=s.test_local)
print timeit.timeit(stmt=s.test)

通過(guò)上圖可以看出，隨著 num 的值越大，for 循環(huán)的次數(shù)就越多，那么兩者的差距也就越大了。

那么為什么會(huì)這樣，也是在字節(jié)碼可以看出寫端倪：

// s.test
        >>   28 FOR_ITER                19 (to 50)
             31 STORE_FAST               2 (i)

  8          34 LOAD_FAST                2 (i)
             37 LOAD_FAST                0 (self)
             40 LOAD_ATTR                0 (test_dict)
             43 LOAD_FAST                2 (i)
             46 STORE_SUBSCR
             47 JUMP_ABSOLUTE           28
        >>   50 POP_BLOCK

// s.test_local
        >>   25 FOR_ITER                16 (to 44)
             28 STORE_FAST               3 (i)

 14          31 LOAD_FAST                3 (i)
             34 LOAD_FAST                2 (test_dict)
             37 LOAD_FAST                3 (i)
             40 STORE_SUBSCR
             41 JUMP_ABSOLUTE           25
        >>   44 POP_BLOCK

 15     >>   45 LOAD_FAST                2 (test_dict)
             48 LOAD_FAST                0 (self)
             51 STORE_ATTR               1 (test_dict)

上面兩段就是兩個(gè)方法的 for block 內(nèi)容，大家對(duì)比下就會(huì)知道， s.test 相比于 s.test_local, 多了個(gè) LOAD_ATTR 放在 FOR_ITER 和 POP_BLOCK 之間。

這說(shuō)明什么呢？ 這說(shuō)明，在每次循環(huán)時(shí)，s.test 都需要 LOAD_ATTR，很自然的，我們需要看看這個(gè)是干什么的：

TARGET(LOAD_ATTR)
{
     w = GETITEM(names, oparg);
     v = TOP();
     x = PyObject_GetAttr(v, w);
     Py_DECREF(v);
     SET_TOP(x);
     if (x != NULL) DISPATCH();
     break;
 }

# 相關(guān)宏定義
#define GETITEM(v, i) PyTuple_GetItem((v), (i)) 

這里出現(xiàn)了一個(gè)陌生的變量 name, 這是什么？其實(shí)這個(gè)就是每個(gè) codeobject 所維護(hù)的一個(gè) 名字?jǐn)?shù)組，基本上每個(gè)塊所使用到的字符串，都會(huì)在這里面存著，同樣也是有序的：

// PyCodeObject 結(jié)構(gòu)體成員
PyObject *co_names;        /* list of strings (names used) */

那么 LOAD_ATTR 的任務(wù)就很清晰了：先從名字列表里面取出字符串，結(jié)果就是 "hehe", 然后通過(guò) PyObject_GetAttr 去查找，在這里就是在 s 實(shí)例中去查找。

且不說(shuō)查找效率如何，光多了這一步，都能失之毫厘差之千里了，當(dāng)然這是在頻繁操作次數(shù)比較多的情況下。

所以我們?cè)谝恍?huì)頻繁操作 類/實(shí)例屬性 的情況下，應(yīng)該是先把 屬性 取出來(lái)存到 局部變量，然后用 局部變量 來(lái)完成操作。最后視情況把變動(dòng)更新到 屬性 上。

其實(shí)相比變量，在函數(shù)和方法的使用上面更有學(xué)問(wèn)，更值得探索，因?yàn)槟莻€(gè)原理和表面看起來(lái)差別更大，下次有機(jī)會(huì)再探討。平時(shí)工作多注意下，才能使得我們的 PY 能夠稍微快點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)。

歡迎各位大神指點(diǎn)交流, QQ討論群: 258498217
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