Python all, any 의 short circuit

DoonDoon·2019년 7월 14일

python

회사에서 코드리뷰 중 all, any 의 short-circuit evaluation 에 대한 피드백을 받을 내용을 바탕으로 알게 된 것들을 정리합니다

TL;DR

all(), any() 는 경우에 따라 short-circuit evaluation 을 수행하지 않습니다

all? any? short-circuit?
all, any 의 동작
우리가 기대한 것과 실제 동작
Better way
가독성과 성능의 Trade-off

all? any? short-circuit?

all(iterable)

all() 은 인자로 전달된 모든 값이 True 인지 아닌지를 확인 합니다
Return True if all elements of the iterable are true (or if the iterable is empty). Equivalent to:

def all(iterable):
    for element in iterable:
      if not element:
        return False
    return True

any(iterable)

any() 는 인자로 전달된 모든 값 중 하나라도 True 가 있는지 확인 합니다
Return True if any element of the iterable is true. If the iterable is empty, return False. Equivalent to:

def any(iterable):
    for element in iterable:
        if element:
            return True
    return False

short-circuit evaluation

and/or 연산을 함에 있어서 첫 번째 인수로 값을 평가하기에 충분하다면
두 번째 (또는 그 이후) 인수는 평가하지 않는 것을 의미합니다

예를 들어 아래와 같은 상황입니다

False ans True
True or False

and 연산을 함에 있어 False 가 있다는 건 나머지 값을 몰라도 연산의 결과가 False 임을 의미합니다
or 연산 또한 마찬가지겠죠

all, any 의 동작

내장 모듈이므로 실제 코드는 cpython 을 참고해 주세요
아래는 파이썬 문서에서 "대략 아래 코드처럼 동작한다" 고 설명한 부분 입니다

def all(iterable):
    for element in iterable:
      if not element:
        return False
    return True

def any(iterable):
    for element in iterable:
        if element:
            return True
    return False

all(), any() 코드의 3번째 줄을 보시면, Truthy, Falsy 한 값이 발견되면
그 순간 바로 함수를 종료합니다. 따라서 short-circuit evaluation 을 하고 있다고 할 수 있겠죠?
그럼 저는 이 글을 쓰는 의미가 없었을 겁니다

우리가 기대한 것과 실제 동작

파이썬의 리스트... 가 아니라 어떤 Container Object 가 생성될때는
내부 요소가 생성시에 전부 값으로 평가 됩니다.

>>> import dis
>>> dis.dis('[1, 2, 3]')
  1           0 LOAD_CONST               0 (1)
              2 LOAD_CONST               1 (2)
              4 LOAD_CONST               2 (3)
              6 BUILD_LIST               3
              8 RETURN_VALUE

만약, 아래와 같이 긴 if 문이 있어서 all() 을 이용해 변수로 처리하고
이를 if 문에서 평가한다면 어떨가요

user = User.objects.get(pk=1)

is_authenticated = all([
    user.is_authenticated(),
    not user.is_banned,
    not user.session.expired,
])

if is_authenticated:
    print('Hello World!')

Django 를 예를 들어 설명하겠습니다.
Django 모델의 인스턴스에서 어떤 동작을 하면 대개 Database Query 가 발생합니다.

만약, user.session.expired 라는 동작이
꽤 실행 시간이 오래 걸린다면 최대한 user.session.expired 가 평가되기 전에
다른 곳에서 False 가 발생해서 short-circuit evaluation 이 일어나길 바래야 합니다

그런데 위의 list 생성 시의 동작을 보면 LOAD_CONST 를 통해 값으로 평가되어 버립니다
(LOAD_CONST 는 상수를 요소로 넣었을 때지만, 함수를 호출하여 그 결과를 값으로 쓰거나 할 경우 CALL_FUNCTION 입니다)

저는 가독성을 위해 많은 조건을 all() 함수 배열로 넣어서
해당 조건을 대표할 수 있는 이름을 변수명으로 하여 가독성을 높이고자 했습니다...만

이렇게 하는 것이 좋지 못한 패턴이라는 코드리뷰 피드백을 받았습니다

Better Way

위 코드를 short-circuit evaluate 되도록 하려면 어떻게 변경해야 할까요?
간단하게도, if 조건식 안으로 옮겨주면 됩니다

user = User.objects.get(pk=1)

if (user.is_authenticated()
    and not user.is_banned
    and not user.session.expired):
    print('Hello World!')

if () 안의 내용 중 False 가 있으면 거기까지만 평가한다는건
아래와 같이 증명해 볼 수 있습니다

>>> counter = 0
>>> def true():
...     global counter
...     print(True)
...     counter += 1
...     return True
... 
>>> def false():
...     global counter
...     print(False)
...     counter += 1
...     return False
... 
>>> if (true() and false() and true()):
...     pass
... else:
...     print(counter)
... 
True
False
2

true(), false() 함수를 만들고, 각각이 True, False 를 반환하게 합니다
그리고 전역 변수 counter 의 값을 호출될 때 마다 1씩 증가시킵니다

if 조건문에서 2번 true(), 1번 false() 함수가 호출되어, counter 의 값이 3이어야 하지만
false() 에서 short-circuit evaluation 되어, counter 의 값이 2임을 확인할 수 있습니다

만약 어쨌든 if 문이 길어지는게 싫어 🐶 라고 하신다면
아래와 같이 해볼 수 있을겁니다

>>> def conditions():
...     yield true()
...     yield false()
...     yield true()
... 
>>> is_true = all(conditions())
True
False
>>> if is_true:
...     pass
... else:
...     print(counter)
...
2