Python字节码分析两值互换

在Python的语法中，可以在一行中不通过临时变量，即可交换变量。如：a, b = b, a。

在直觉上，a, b = b, a与b, a = a, b得到的a, b值应当相等。但在实际中，如果a, b 在赋值过程中，存在引用关系的情况下，则得到值就会有差异，以下是一次字节码的详细分析。

• 假设有一个数组为 nums = [1, 2, 3, 4]，此时执行nums[0], nums[1] = nums[1], nums[0]后，不难得出nums变为[2, 1, 3, 4]

• 但如果执行nums[nums[1]], nums[1] = nums[1], nums[nums[1]]和nums[1], nums[nums[1]] = nums[nums[1]], nums[1], 此时nums的值将不太能确定。

• 以下使用Python3.8对nums[0], nums[1] = nums[1], nums[0]对执行过程进行分析

  import dis
  
  def test():
      nums = [1, 2, 3, 4]
      nums[0], nums[1] = nums[1], nums[0]
  
  dis.dis(test)
  
  # 得到nums[0], nums[1] = nums[1], nums[0]行的执行过程为
  24 LOAD_FAST                0 (nums)
  26 LOAD_CONST               1 (1)
  28 BINARY_SUBSCR
  30 LOAD_FAST                0 (nums)
  32 LOAD_CONST               5 (0)
  34 BINARY_SUBSCR
  36 ROT_TWO
  38 LOAD_FAST                0 (nums)
  40 LOAD_CONST               5 (0)
  42 STORE_SUBSCR
  44 LOAD_FAST                0 (nums)
  46 LOAD_CONST               1 (1)
  48 STORE_SUBSCR
  50 LOAD_CONST               0 (None)
  52 RETURN_VALUE
  
  # co_consts
  (None, 1, 2, 3, 4, 0)
  
  # co_varnames
  ('nums',)

  字节码说明

  code	DESC
  LOAD_FAST	将指向局部对象 co_varnames[var_num] 的引用推入栈顶。
  LOAD_CONST	将 co_consts[consti] 推入栈顶。
  BINARY_SUBSCR	先POP得到k值,再对栈顶执行 d = d[k]
  ROT_TWO	交换两个最顶层的堆栈项。
  STORE_SUBSCR	实现 TOS1[TOS] = TOS2 。再将栈顶头三个移出
  RETURN_VALUE	返回 TOS 到函数的调用者。

  得出流程图为

  

  可以看出，在等号两边执行时，都为从左到右执行。

  因此分析以下赋值结果

  nums = [1, 2, 3, 4]
  nums[nums[1]], nums[1] = nums[1], nums[nums[1]]
  nums[nums[1]], nums[1] = 2, 3
  nums[2], nums[1] = 2, 3
  nums = [1, 3, 2, 4]

  nums = [1, 2, 3, 4]
  nums[1], nums[nums[1]] = nums[nums[1]], nums[1]
  nums[1], nums[nums[1]] = 3, 2
  nums[1] = 3
  nums[3] = 2
  nums = [1, 3, 3, 2]

```