Question

在C程序中，内联函数是一种相当直观的优化。如果内联函数的主体足够小，则最终将跳转保存到函数和创建堆栈帧，并将返回值存储在函数结果存储的任何位置，跳转到内联函数的“body”的末尾“而不是长跳到返回指针。

我有兴趣在Python中做同样的事情，将两个python函数转换为另一个有效的python函数，其中第一个被“内联”到第二个。对此的理想解决方案可能如下所示：

def g(x):
    return x ** 2

def f(y):
    return g(y + 3)

# ... Becomes ...

def inlined_f(y):
    return (y + 3) ** 2

显然，在一种像Python一样动态的语言中，自动执行这一点并非易事。我提出的最好的通用解决方案是使用dict捕获传递给函数的参数，将函数体包装在一次迭代for循环中，使用break跳转到函数的末尾，并将带有索引的参数的使用替换为参数字典。结果如下所示：

def inlined_f(y):
    _g = dict(x=y + 3)
    for ____ in [None]:
        _g['return'] = _g['x'] ** 2
        break
    _g_return = _g.get('return', None)
    del _g
    return _g_return

我不在乎它很难看，但我确实关心它不支持循环内的返回。 E.g：

def g(x):
    for i in range(x + 1):
        if i == x:
            return i ** 2
    print("Woops, you shouldn't get here")

def inlined_f(y):
    _g = dict(x=y + 3)
    for ____ in [None]:
        for _g['i'] in range(_g['x'] + 1):
            if _g['i'] == _g['x']:
                _g['return'] _g['i'] ** 2
                break  # <-- Doesn't exit function, just innermost loop
        print("Woops, you shouldn't get here")
    _g_return = _g.get('return', None)
    del _g
    return _g_return

我可以采用什么方法解决这个问题，避免需要使用break来“跳出”内联函数的主体？我也可以采用一种更好的通用方法，将一个Python函数内联到另一个函数中。

作为参考，我正在使用AST（抽象语法树）级别，因此使用解析的Python代码;很明显，除了字面值之外，我不知道在执行这种转换时会有什么价值或类型。生成的内联函数必须与原始函数的行为相同，并且必须支持调用函数时通常可用的所有功能。这在Python中是否可行？

编辑：我应该澄清，因为我使用了标签“优化”，我实际上并没有对性能提升感兴趣。生成的代码不需要更快，它只是不能调用内联函数，同时仍然表现相同。您可以假设这两个函数的源代码都可用作有效的Python。

Answer 1

与return最接近的模拟可能会引发一个Exception，它可以从嵌套循环中弹出到内联函数的顶部＆＃34;。

class ReturnException(Exception):
    pass


g = dict(x=y + 3)
try:
    for j in some_loop:
        for _g['i'] in range(_g['x'] + 1):
            if _g['i'] == _g['x']:
                raise ReturnException(_g['i'] ** 2)
except ReturnException as e:
    _g['return'] = e.message
else:
    _g['return'] = None

我不知道有多少开销与异常相关联，或者这比简单地调用函数要快。

Answer 2

源代码级别唯一合理的方法我看到，简化：

将源解析为某个AST（或只使用the built-in AST）。
复制代表函数体的子树。
重命名子树中的变量，例如通过添加唯一的前缀。
在呼叫站点，使用函数的新变量名称将所有传递的参数替换为赋值。
取消通话并将其替换为您已准备好的功能机构。
将AST序列化为源。

真正的问题是什么：

发电机功能;只是不要内联它们。
需要运行try部分的finally / finally下方的返回。可能很难正确重写; imho，最好留在内联。
从需要运行__exit__部分的上下文管理器下返回。虽然并非不可能，但重写保留语义也很棘手;也可能最好不要内联。
中间函数返回，尤其是来自多个循环结构的返回。您可能需要使用额外的变量替换它们并将其线程化到每个while语句的每个条件中，并且可能向for语句添加条件中断。同样，并非不可能，但最好不要内联。

内联Python函数

2 个答案: