Python 3.9 性能優化：更快的 list()、dict() 和 range() 等內置類型

Python 的 3.9.0 版本正在開發中，計劃在 2020-10-05 發布 final 版本。

官方在 changelog 中披露了很多細節，其中有一項「vectorcall」特性是最容易被接受的，本文打算帶大家先來一探究竟。

事實上，早在 Python 3.8 版本中就已部分地實現了 vectorcall，只不過它是暫時性的，被隱藏起來了，按計劃是在 3.9 版本中實現完全體。下圖是 3.8 版本中的簡介：

那麼，什麼是 vectorcall 呢？它會帶來哪些變化呢？

「a fast calling protocol for CPython」，即它是 CPython 的一種快速調用協議，可以加速 CPython 解釋器在調用類對象時的速度。

（PS：需要注意的是，這裡說的「協議」是一種廣義的稱呼，它跟我們熟知的網路協議或通訊協議不同，可理解為對程式碼作調用時的一種約定、一種實現方式）

這種協議是在 PEP-590 中被提出的（時間是 2019-03-29），對應的 bpo 是 issue37207，歷時近一年的開發，目前它的實現已合入了程式碼倉。

用一句話概括它的核心要點是：它將提升 list()、tuple()、dict() 等主要類型的調用速度，同時它還可以被用在自定義的類上。

結合 PEP 與 bpo 資訊，我提煉了以下的詳細要點：

vectorcall 是對 fastcall 的正式化。在之前的 CPython 中存在一些零散的優化點（即 fastcall），如今官方把它們系統化了，給出了一個正式的「vectorcall」稱呼
vectorcall 適用於多數內置類型。據當前的披露資訊，它適用於 list、tuple、dict、set、frozenset 與 range 這 6 種主要的內置類型（部分測量數據顯示，速度提升率達 10%~30%）
vectorcall 是對性能與靈活性的調和。之前的解釋器具有很高的靈活性，但是在對象調用過程中，存在不必要的中間對象以及間接的調用開銷，如今是設法消除了這部分開銷，得以提升了性能

PEP-590 中還詳細介紹了 CPython 的實現細節，並羅列了 C API 的變化點，這部分內容就不展開了，感興趣的同學請自行查閱文檔。

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主要的內容就算介紹完了，它很簡單，並不難理解，不會帶來學習的負擔，也不會造成什麼意見分歧。

但是說句老實話，這個性能提升可能顯得有點「費力不討好」：內置類型的調用速度並不會造成什麼性能問題（並不慢），而提升空間也僅是納秒/微秒級別，非常有限。多名核心開發者花費大半年時間和精力，到底值不值得？

我們恐怕都沒有對此作出價值評判的資格。仁者見仁，智者見智。

但是，也許我們可以往樂觀的方面想：對於這種微不足道的性能提升，核心開發者們都能認真對待、精益求精、持續投入、考慮全面，那在其它方面上也絕不會遜色。所以，我們有理由對 Python 的未來保持樂觀的希望！

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