内联 Python 函数

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，您最终将跳转保存到函数和堆栈帧的创建，并将 return 值存储在函数结果将被存储的任何位置，跳转到函数的末尾内联函数的 "body" 而不是长跳转到 return 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 "inlined" 到第二个.一个理想的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，在像 Python 这样动态的语言中，自动执行此操作并非易事。我想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，将函数体包装在一个迭代 for 循环中，使用 break 跳转到函数的末尾，并将参数的使用替换为参数字典中的索引。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

我不在乎它丑陋，但我确实在意它不支持循环内的 returns。例如：

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

对于这个问题，我可以采取什么方法来避免在内联函数体之外使用 break 到 "jump"？我也愿意接受一种整体上更好的通用方法，我可以将一个 Python 函数内联到另一个函数中。

作为参考，我在 AST（抽象语法树）级别工作，因此使用解析的 Python 代码；显然，除了字面值之外，我不知道在执行此转换时任何东西会有什么值或类型。生成的内联函数的行为必须与原始函数相同，并且必须支持调用函数时通常可用的所有功能。这在 Python 中甚至可能吗？

编辑：我应该澄清一下，因为我使用了标签 "optimization"，我实际上对性能提升并不感兴趣。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是有效的 Python.

Answer 1

可能最接近 return 的类似物是引发 Exception，它可以从嵌套循环中弹出到 "inlined function" 的顶部。

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，或者这是否比简单地调用函数更快。

Answer 2

唯一合理的方法在源级别我明白了，简化了：

将源代码解析成一些 AST（或者只使用 the built-in AST）。
复制代表函数主体的子树。
重命名子树中的变量，例如通过添加唯一前缀。
在调用站点，使用函数的新变量名称将所有传递的参数替换为赋值。
删除调用并将其替换为您准备的函数体。
将 AST 序列化回源代码。

真正的问题是什么：

生成器函数；只是不要内联它们。
Returns 来自 try/finally 需要运行的 finally 部分。可能很难正确重写；恕我直言，最好不加衬里。
Returns 来自需要运行 __exit__ 部分的上下文管理器。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。
中函数 returns，尤其是在多个循环结构中。您可能需要用一个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 语句添加一个条件中断。同样，并非不可能，但最好不要内联。

内联 Python 函数

Inlining Python Function

python

inline

abstract-syntax-tree

compiler-optimization