Вопрос или проблема
Диапазон кэшированных малых целых чисел в реализации CPython составляет от -5 до 256. В чем причина этого диапазона? Я понимаю, что 256 — это верхний предел, поскольку это максимум, который может представить 8 бит. Есть ли фундаментальная причина, по которой -5 был выбран в качестве нижнего предела, а не -4, -6, -7 и так далее?
Ответ или решение
Причины выбора диапазона кэширования малых целых чисел в CPython: от -5 до 256
CPython, как реализация языка программирования Python, применяет «кэширование» для малых целых чисел в диапазоне от -5 до 256. Это решение имеет как производственные, так и оптимизационные аспекты, связанные с эффективностью использования ресурсов.
1. Технические обоснования:
- Производительность: Кэширование малых целых чисел позволяет избежать повторного создания одних и тех же объектов. Поскольку многие программы активно используют небольшие целые числа, кэширование позволяет экономить время, необходимое для создания и удаления объектов, что, в свою очередь, снижает нагрузку на сборщик мусора.
- Диапазон -5 до 256: Максимальное значение 256 связано с тем, что 8 битов могут представлять числа от 0 до 255. Однако 256 было выбрано как верхняя граница из-за того, что это число не только хорошо укладывается в представление байта, но и является частой темой в вычислениях и.byte-ориентированных операциях.
2. Выбор нижней границы -5:
- Психология пользователя: Стоит отметить, что нижняя граница кэширования, установленная на -5, может показаться на первый взгляд произвольной. Однако, при детальном рассмотрении, -5 оправданно находится в пределах часто используемых диапазонов. Программисты в большинстве случаев часто используют небольшие целые числа, в том числе отрицательные, такие как -1, -2, и т.д. Значение -5 также может использоваться при определенных вычислениях или для обозначения ошибки.
- Интервал среди целых чисел: Кэширование целых чисел в диапазоне от -5 до 256 обеспечивает наличие как положительных, так и отрицательных чисел, что покрывает достаточно широкий спектр возможных нужд программиста.
- Память: Выбор диапазона от -5 до 256 был также призван минимизировать использование памяти. Кэширование объектов — это расход ресурсов, и более широкий диапазон увеличивал бы объем кэшируемых объектов без значительной выгоды в производительности.
3. Эффективность работы интерпретатора Python:
- Оптимизации для затрат по времени: Кэширование этого конкретного диапазона малых целых чисел позволяет интерпретатору работать более эффективно с меньше затратами времени на сравнение и создание объектов. Это особенно полезно для операций с числами в циклах и вычислениях.
- Распространенные сценарии использования: Многие сценарии программирования требуют частые операции с малими целыми числами, и наличие их в кэше позволяет повысить скорость выполнения этих операций.
Заключение
Выбор диапазона кэширования малых целых чисел в CPython от -5 до 256 основан на множестве факторов, включая производительность, частоту использования, технические ограничения и оптимизацию расхода ресурсов. Это решение улучшает общую эффективность работы интерпретатора и делает работу с Python более быстрой и плавной. Пользователи Python могут быть уверенными в том, что такая реализация служит наилучшим образом их требованиям к программированию и разработке.