纯函数优化

Question

pure function是一个函数，它的返回值对于相同的参数是相同的，并且没有任何副作用。

CPython是否意识到返回值将是相同的，并只对函数调用一次进行优化？如果没有，其他python解释器会这样做吗？

下面我用os.path.join写了一个例子，假设它是一个纯函数(我实际上不知道它的实现)，但是这个问题扩展到了所有纯函数。

dirpath = "C:\\Users"
dirname = "Username"

mylist = [["another\\directory", 6], ["C:\\Users\\Username", 8], ["foo\\bar", 3]]

count = 0

for pair in mylist:
    if os.path.join(dirpath, dirname) == pair[0]:
        count = pair[1]

dirpath和dirname在for循环中不会被修改。给定相同的输入，os.path.join总是有相同的返回值。

Answer 1

标准的python实现几乎没有对用户代码进行任何优化。

但是，您可以在纯函数上使用lru cache装饰器来获得您想要的功能。

from functools import lru_cache

def fib(n):
    """
    Calculate the n'th fibanaci number
    With O(N^2) <quadratic> runtime
    """
    if n < 2: return n
    return fib(n-1) + fib(n-2)

@lru_cache
def fib2(n):
    """
    Calculate the n'th fibanaci number
    With O(N) <linear> runtime
    """
    if n < 2: return n
    return fib2(n-1) + fib2(n-2)

Answer 2

严格地说，Python没有纯函数。在任何时候修改函数的含义都是定义明确的。

>>> def add(a, b): return a + b
>>> def sub(a, b): return a - b
>>> add(10, 5)
15
>>> add.__code__ = sub.__code__
>>> add(10, 5)
5

此外，还可以更改函数访问的builtins、globals和闭包。

参考实现CPython不会基于函数的纯度进行优化。

实现PyPy使用了一个跟踪JIT，即capable of pure optimisations。请注意，这适用于低级操作(不一定是整个函数)，并且仅适用于常用代码。