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Python 列表.extend() 和 += 的底层实现与性能差异

冷炫風刃

冷炫風刃

发布时间:2026-01-23 20:19:02

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来源于php中文网

原创

是等价的,CPython中list.extend()和+=均调用同一底层C函数list_inplace_concat(即__iadd__),行为一致且原地修改;但仅限CPython,其他实现可能不同,且类型检查逻辑略有差异。

python 列表.extend() 和 += 的底层实现与性能差异

extend() 和 += 在 CPython 中是否等价

在 CPython 解释器下,list.extend()+= 对列表操作**底层调用的是同一段 C 代码**,即 list_inplace_concat(对应 list.__iadd__)。这意味着只要右侧操作数是 list 或其他可迭代对象(如 tuplerange),两者行为一致——都是原地扩展,不创建新列表对象。

但注意:这个等价性仅限于 CPython。PyPy、Jython 等实现可能不同;且当右侧不是 list 时,+= 仍走 __iadd__,而 extend() 显式要求可迭代对象,类型检查逻辑略有差异。

传入非 list 类型时的兼容性差异

extend() 接受任意可迭代对象,包括 strset、生成器等;+= 在 CPython 中也支持,但语义上更“宽松”——它依赖右操作数是否实现了 __iter__,且某些自定义类若只实现 __add__ 而未实现 __iadd__+= 会退化为 a = a + b(新建列表),而 extend() 仍会报错或按预期迭代。

  • lst.extend("abc") → 添加 'a', 'b', 'c' 三个字符
  • lst += "abc" → 同样添加三个字符(CPython 下)
  • lst += (1, 2) → 正常;lst += {1, 2} → 顺序不确定,但合法
  • 若某类 MyIter__iter__ 但没实现 __iadd__lst += my_iter 可能触发 TypeError 或回退到拷贝加法

性能实测的关键变量

实际性能差异几乎可以忽略,但以下几点会影响测量结果:

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  • 当右侧是 list 且长度已知时,extend()+= 都会预分配内存(调用 list_resize),避免多次 realloc
  • 若右侧是生成器或没有 __len__ 的迭代器,extend() 会边迭代边扩容(可能多次 realloc),+= 行为相同
  • 使用 timeit 测量时,别忽略名称查找开销:lst.extend 是属性访问,+= 是操作符,后者略快——但差距在纳秒级,无实际意义
  • 真正影响性能的是数据规模和内存局部性,而非选哪个方法

容易被忽略的边界行为

最易踩坑的是对不可变对象或错误类型的操作:

  • lst += 42TypeError: 'int' object is not iterable(和 extend(42) 一样)
  • lst.extend([1, 2])lst += [1, 2] 看似一样,但如果 lst 是子类(如继承自 list 并重写了 __iadd__),两者可能表现不同
  • extend() 是普通方法调用,可被 monkey patch;+= 绑定到 __iadd__,patch 后者才生效
  • 多线程环境下,两者都不保证原子性——即使底层是同一函数,中间仍可能被中断,需外层加锁

真正该关注的不是选哪个,而是确保右侧对象符合预期类型,并理解「原地修改」带来的副作用——比如传入的列表后续被其他代码修改,会影响你的 extend 结果。

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