英文：https://arpitbhayani.me/blogs/constant-folding-python
作者：arprit
譯者：豌豆花下貓（“Python貓”公眾號作者）
宣告：本翻譯是出于交流學習的目的，基于 CC BY-NC-SA 4.0 授權協議，為便于閱讀，內容略有改動，
每種編程語言為了表現出色，并且實作卓越的性能，都需要大量編譯器級的優化，
一種著名的優化技術是“常量折疊”（Constant Folding）：在編譯期間，編譯器會設法識別出常量運算式，對其進行求值，然后用求值的結果來替換運算式，從而使得運行時更精簡，
在本文中，我們深入探討了什么是常量折疊，了解了它在 Python 世界中的適用范圍，最后解讀了 Python 的源代碼（即 CPython），并分析出 Python 是如何優雅地實作它，
常量折疊
所謂常量折疊，指的是在編譯時就查找并計算常量運算式，而不是在運行時再對其進行計算，從而會使運行時更加精簡和快速，
>>> day_sec = 24 * 60 * 60
當編譯器遇到一個常量運算式時，如上所述，它將對運算式求值，并作替換，
通常而言，運算式會被“抽象語法樹”（ Abstract Syntax Tree，簡寫為 AST）中的計算值所替換，但是這完全取決于語言的實作，
因此，上述運算式可以等效地被執行為：
>>> day_sec = 86400
Python 中的常量折疊
在 Python 中，我們可以使用反匯編模塊（Disassembler）獲取 CPython 位元組碼，從而更好地了解代碼執行的程序，
當使用dis模塊反匯編上述常量運算式時，我們會得到以下位元組碼：
>>> import dis
>>> dis.dis("day_sec = 24 * 60 * 60")
0 LOAD_CONST 0 (86400)
2 STORE_NAME 0 (day_sec)
4 LOAD_CONST 1 (None)
6 RETURN_VALUE
從位元組碼中可以看出，它只有一個LOAD_CONST ，以及一個已經計算好的值86400，
這表明 CPython 解釋器在決議和構建抽象語法樹期間，會折疊常量運算式 24 * 60 * 60，并將其替換為計算值 86400，
常量折疊的適應范圍
Python 會嘗試折疊每一個常量運算式，但在某些情況下，即使該運算式是常量，但是 Python 并不會對其進行折疊，
例如，Python 不會折疊x = 4 ** 64，但會折疊 x = 2 ** 64，
除了算術運算式，Python 還會折疊涉及字串和元組的運算式，其中，長度不超過 4096 的字串常量運算式會被折疊，
>>> a = "-" * 4096 # folded
>>> a = "-" * 4097 # not folded
>>> a = "--" * 4096 # not folded
常量折疊的內部細節
現在，我們將重點轉移到內部的實作細節，即關注 CPython 在哪里以及如何實作常量折疊，
所有的 AST 優化（包括常量折疊）都可以在 ast_opt.c 檔案中找到，基本的開始函式是 astfold_expr，它會折疊 Python 原始碼中包含的所有運算式，
這個函式以遞回方式遍歷 AST，并試著折疊每個常量運算式，如下面的代碼片段所示：
astfold_expr 在折疊某個運算式之前，會嘗試折疊其子運算式（操作物件），然后將折疊操作代理給特定的運算式折疊函式，
特定操作的折疊函式對運算式求值，并回傳計算后的常數，然后將其放入 AST 中，
例如，每當 astfold_expr 遇到二值運算時，它便呼叫 fold_binop，遞回地計算兩個子操作物件（運算式） ，
fold_binop 函式回傳計算后的常量值，如下面的代碼片段所示：
fold_binop 函式通過檢查當前運算子的種類，然后呼叫其相應的處理函式來折疊二值運算，例如，如果當前的操作是加法運算，為了計算最終值，它會對其左側和右側運算元呼叫 PyNumber_Add，
怎樣優雅？
為了有效地折疊某些模式或型別的常量運算式，CPython 不會寫特殊的邏輯，而是呼叫相同的通用代碼，例如，在折疊時，它會呼叫通用的 PyNumber_Add 函式，跟執行常規的加法操作一樣，
因此，CPython 通過確保其通用代碼/計算程序可以處理常量運算式的求值，從而消除了撰寫特殊函式來處理常量折疊的需要，
參考材料
- 常量折疊 (https://en.wikipedia.org/wiki/Constant_folding)
- CPython優化(https://stummjr.org/post/cpython-optimizations/)
- Python dis模塊與常量折疊(https://yasoob.me/2019/02/26/python-dis-module-and-constant-folding/)
- CPython實作常量折疊的簡單方法(https://utcc.utoronto.ca/~cks/space/blog/python/CPythonConstantFolding)
- ? AST的常量折疊優化程序(https://bugs.python.org/issue1346238)
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