python - 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，并将返回值存储在函数结果将被存储的任何位置，跳转到内联函数“主体”的末尾"而不是长跳转到返回指针。

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，其中第一个函数“内联”到第二个函数中。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 来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，但我在意它不支持从循环内返回。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

我可以采取什么方法来避免需要使用 break 来“跳出”内联函数的主体？我也愿意接受一种总体上更好的通用方法，我可以采用这种方法将一个 Python 函数内联到另一个函数中。

作为引用，我在 AST(抽象语法树)级别工作，因此使用经过解析的 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？

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编辑:我应该澄清一下，因为我使用了“优化”标签，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，同时仍具有相同的行为。您可以假设这两个函数的源代码都可以作为有效的 Python 使用。

Answer 1

我看到在源代码级别唯一合理的方式，简化:

• 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，例如通过添加一个唯一的前缀。
• 在调用点，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好的函数体。
• 将 AST 序列化回源。

真正的问题是什么:

• 生成器函数；只是不要内联它们。
• 从 try/finally 下返回需要运行 finally 部分。可能很难正确重写；恕我直言，最好不要穿内衬。
• 从需要运行 __exit__ 部分的上下文管理器中返回。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，尤其是从多个循环结构中返回。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，并且可能需要向 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。