为什么Python的'len'函数比__len__方法更快？

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为什么Python的'len'函数比__len__方法更快？

在Python中，len是一个用来通过调用对象的__len__方法来获取集合长度的函数：\n

def len(x):
    return x.__len__()

\n所以我期望直接调用__len__()至少和len()一样快。\n

import timeit
setup = '''
'''
print (timeit.Timer('a="12345"; x=a.__len__()', setup=setup).repeat(10))
print (timeit.Timer('a="12345"; x=len(a)',      setup=setup).repeat(10))

\n演示链接\n但是以上代码运行结果表明len()更快。为什么呢？

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Python中的`len()`函数比`__len__`方法更快，原因是`__len__`方法涉及到字典查找。这就引出了一个问题：`len`如何避免字典查找，对于不了解这个原理的人来说，这并不特别有用。解决方法是使用`len()`函数，而不是直接调用`__len__`方法。

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Python的len()函数为什么比__len__()方法更快？

在《Python面向对象编程：构建健壮和可维护的面向对象Python应用程序和库》一书中，Steven F. Lott和Dusty Phillips解释了为什么len()函数比__len__()方法更高效。他们指出，大多数对象在应用len()函数时会调用一个名为__len__()的方法，该方法返回相同的值。所以调用len(myobj)实际上是调用了myobj.__len__()方法。

为什么我们应该使用len()函数而不是__len__()方法呢？显然，__len__()是一个特殊的双下划线方法，暗示我们不应该直接调用它。这一定有其原因。Python开发人员不会轻易做出这样的设计决策。

主要原因是效率。当我们调用一个对象的__len__()方法时，对象必须在其命名空间中查找该方法，并且如果该对象上定义了特殊的__getattribute__()方法（每当访问对象的属性或方法时都会调用该方法），还必须调用该方法。此外，__getattribute__()方法可能被编写成做一些巧妙的事情，例如拒绝我们访问特殊方法如__len__()！而len()函数则不会遇到这些问题。它实际上是在底层类上调用了__len__()方法，因此len(myobj)相当于MyObj.__len__(myobj)。

len()函数比__len__()方法更快的原因是，len()函数直接调用了底层类的__len__()方法，而不需要查找和调用其他特殊方法，从而提高了效率。

解决方法就是使用len()函数来获取对象的长度，而不是直接调用__len__()方法。这样可以避免不必要的查找和调用，提高代码的执行效率。

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Python的`len()`函数比`__len__`方法快的原因是，`len()`函数不会查找`.__len__`属性，而是查找`tp_as_sequence`指针，该指针又具有`sq_length`属性。内置对象的`.__len__`属性间接地映射到同一个位置，并且正是这种间接性（加上属性查找）导致了更多的时间开销。对于Python定义的类，当请求`sq_length`时，`type`对象会查找`.__len__`方法。

解决这个问题的方法是，对于内置对象，可以直接使用`len()`函数而不是访问`.__len__`属性；对于Python定义的类，可以通过实现`.__len__`方法来提高性能。

下面是示例代码：

class MyClass:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
    def __len__(self):
        return len(self.data)
my_obj = MyClass([1, 2, 3, 4, 5])
print(len(my_obj))  # 使用len()函数计算长度

通过实现`.__len__`方法，可以直接使用`len()`函数来计算类的长度，而不需要查找`sq_length`属性，从而提高了性能。

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