Python 3.12 正式版整体性能提升了约 5%,带来多项增强

2024-01-2710:50:55编程语言入门到精通Comments924 views字数 3991阅读模式

Python 3.12 正式版如今已经发布,带来了多项增强,其中包括f-string 解析改进Buffer Protocol(缓冲区协议)等方面的优化。此次更新不仅改善了报错信息,以便开发者更清晰地理解错误的根本原因,而且开发团队还进行了一系列性能优化,据称该版本的整体性能提升了约 5%。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

主要变化

  • 更灵活的 f-string 解析,允许许多以前不允许的事情 (PEP 701)
  • 支持 Python 代码中的缓冲区协议(buffer 协议)(PEP 688)
  • 引入新的 debugging/profiling API (PEP 669)
  • 支持具有单独全局解释器锁的独立子解释器 (PEP 684)
  • 优化性能,例如 PEP 709 和对 BOLT 二进制优化器的支持,预计总体性能提高 5%
  • 改进错误信息,现在,可能由拼写错误引起的更多异常会向用户提出建议
  • 类型注释:
    • 为泛型类引入新的类型注释语法 (PEP 695)
    • 为方法引入新的 override 装饰器 (PEP 698)

F-String的优化

新版取消了最初为f-strings制定的一些限制,通过这些变化,使 f-strings 更加一致,成为可以直接整合到解析器中的正式化语法。这将为终端用户和库开发者带来显著的优势,同时也大幅降低解析f-strings代码的维护成本。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

f-string 中的表达式组件现在可以是任何有效的 Python 表达式,包括但不限于重用与 f 字符串相同引号的字符串、多行表达式、注释、反斜杠以及 Unicode 转义序列。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

支持重用与f字符串相同引号的字符串

在之前的Python版本中,我们没法做这件事:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

>>> haige = {"name": "haige"}
>>> f"user: { haige["name"] }" 
  File "<stdin>", line 1
    f"user: { haige["name"] }"
                     ^^^^
SyntaxError: f-string: unmatched '['
>>>                            
>>> f'user: { haige["name"] }' 
'user: haige'
>>>
>>> 
>>> 
>>> f"user: { haige['name'] }" 
'user: haige'

也就是说,在花括号里,我们无法使用f字符串一样的单引号或是双引号。这实际上是一个颇具困扰的问题,意味着我们经常不得不在单引号和双引号之间切换。更为重要的是,这严重影响了我们使用嵌套 f-string 的能力。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

在 Python 3.12 中,你现在可以这样做了:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

>>> songs = ['Take me back to Eden', 'Alkaline', 'Ascensionism']
>>> f"This is the playlist: {", ".join(songs)}"
'This is the playlist: Take me back to Eden, Alkaline, Ascensionism'

支持反斜杠以及 Unicode 转义序列

之前的Python版本是不支持在f-string中出现 \ 的,比如:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

>>> f"{'\n'.join(['I', 'love', 'china'])}"
  File "<stdin>", line 1
    f"{'\n'.join(['I', 'love', 'china'])}"
                                          ^
SyntaxError: f-string expression part cannot include a backslash

现在你可以这样定义表达式了:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

>>> print(f"This is the playlist: {"\n".join(songs)}")
This is the playlist: Take me back to Eden
Alkaline
Ascensionism
>>> print(f"This is the playlist: {"\N{BLACK HEART SUIT}".join(songs)}")
This is the playlist: Take me back to Eden♥Alkaline♥Ascensionism

支持多行表达式

在之前的Python版本中,f-string是必须要在同一行完成的。比如下面这个f-string,就是非法的:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

s = f"{' '.join([
'I',
'love',
'kobe'
])}"

现在这么做是完全没问题的了:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

>>> f"This is the playlist: {", ".join([
...     'Take me back to Eden',  # My, my, those eyes like fire
...     'Alkaline',              # Not acid nor alkaline
...     'Ascensionism'           # Take to the broken skies at last
... ])}"
'This is the playlist: Take me back to Eden, Alkaline, Ascensionism'

支持任何有效的 Python 表达式

因此我们还可以调用函数并且进行操作了:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

>>> def hello():
...     return "Hello World"
...
>>> f"hell() return {":" + hello()}"
'hell() return :Hello World'

支持使用注释语法

3.12版本之前f-strings 中无法使用注释语法:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

>>> f'''A complex trick: {  
... bag['bag'] # recursive bags!  
... }'''  
SyntaxError: f-string expression part cannot include '#'

支持任意嵌套 f 字符串

>>> f"{f"{f"{f"{f"{f"{[i for i in range(10)]}"}"}"}"}"}"
'[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]'

更精确的错误消息提示

Python 3.12.0 (main, Oct  7 2023, 00:19:52) [Clang 14.0.3 (clang-1403.0.22.14.1)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> sys.version_info
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
NameError: name 'sys' is not defined. Did you forget to import 'sys'?

使用 TypedDict 进行更精确的**kwargs键入

[PEP 589]引入了TypedDict类型构造函数,支持由字符串键和可能不同类型的值组成的字典类型。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

from typing import TypedDict, Unpack

class Movie(TypedDict):
    name: str
    year: int

def foo(**kwargs: Movie) -> None: ...

引用示例:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

movie: dict[str, object] = {"name": "Life of Brian", "year": 1979}
foo(**movie)  # WRONG! Movie is of type dict[str, object]

typed_movie: Movie = {"name": "The Meaning of Life", "year": 1983}
foo(**typed_movie)  # OK!

another_movie = {"name": "Life of Brian", "year": 1979}
foo(**another_movie)  # Depends on the type checker.

覆盖静态类型的装饰器@override

Python的类型系统没有提供一种方法来识别需要更改的调用点,以保持一致性,当一个被重写的函数API发生变化时。这使得重构和转换代码更加危险。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

from typing import override

class Parent:
    def foo(self) -> int:
        return 1

    def bar(self, x: str) -> str:
        return x

class Child(Parent):
    @override
    def foo(self) -> int:
        return 2

    @override
    def baz() -> int:  # Type check error: no matching signature in ancestor
        return 1

新类型语法

「PEP 695」 引入了一种新的、更紧凑、更明确的方式来创建 泛型类 和 函数:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

def max[T](args: Iterable[T]) -> T:
    ...

class list[T]:
    def __getitem__(self, index: int, /) -> T:
        ...

    def append(self, element: T) -> None:
        ...

在PEP 695之前,定义一个泛型类看起来像这样:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

from typing import Generic, TypeVar

_T_co = TypeVar("_T_co", covariant=True, bound=str)

class ClassA(Generic[_T_co]):
    def method1(self) -> _T_co:
        ...

使用新语法,它看起来像这样:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

class ClassA[T: str]:
    def method1(self) -> T:
        ...

另外,还引入了泛型别名定义的新方法:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

type ListOrSet[T] = list[T] | set[T]

之前的泛型别名定义则是:文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

from typing import TypeAlias

_T = TypeVar("_T")

ListOrSet: TypeAlias = list[_T] | set[_T]

每个解释器一个 GIL

PEP-684 由“香农计划”的作者 Eric Snow 提出,主要是给每个子解释器创建 GIL,允许 Python 实现真正的并行处理。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

说到并行处理,目前 Python 3.12 尚未引入「「no-GIL 构建」」。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

按照计划,Python 团队会在 Python 3.13 中将 no-GIL 构建添加为实验性构建模式。文章源自菜鸟学院-https://www.cainiaoxueyuan.com/ymba/58830.html

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