Python中list的append, extend, +=, +区别

文章作者：Tyan
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0. 测试环境

Python 3.6.9，dis库是Python自带的一个库，可以用来分析字节码，而字节码是CPython解释器的实现细节。

1. 引言

在Python中，扩展list的方法有多种，append，extend，+=，+都是列表扩展的方式，但它们的使用又有些许不同，需要根据具体情况来选择，本文主要分析它们的差异。

2. 对比与分析

2.1 `list`的函数方法

list.append(x)

append方法会将x作为list的一项添加到末尾。等价于a[len(a):] = [x]。

list.extend(iterable)

extend方法会将后面的可迭代对象的所有项添加到列表中。

2.2 代码测试

Test Case 1

# Code
a = [1, 2, 3]
b = [4, 5, 6]
a += b
print(a)

a = [1, 2, 3]
b = [4, 5, 6]
a.append(b)
print(a)

a = [1, 2, 3]
b = [4, 5, 6]
a.extend(b)
print(a)

a = [1, 2, 3]
b = [4, 5, 6]
c = a + b
print(a)
print(c)


a = ['ab', 'cd']
b = 'ef'
a += b
print(a)

a = ['ab', 'cd']
b = 'ef'
a.append(b)
print(a)

a = ['ab', 'cd']
b = 'ef'
a.extend(b)
print(a)

a = ['ab', 'cd']
b = 'ef'
c = a + b
print(a)
print(c)

# Output
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
[1, 2, 3, [4, 5, 6]]
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
[1, 2, 3]
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
['ab', 'cd', 'e', 'f']
['ab', 'cd', 'ef']
['ab', 'cd', 'e', 'f']
Traceback (most recent call last):
  File "list_test.py", line 40, in <module>
    c = a + b
TypeError: can only concatenate list (not "str") to list

从输出结果来看，extend与+=是等价的，会扩展原有的列表，+只能用来连接列表，且不改变原有的列表，会返回一个新列表，append会往原有列表中添加一个新的元素。

Test Case 2

# Code
import dis

a = ['ab', 'cd']
b = 'ef'
print('Test +')
dis.dis(lambda : a + b)
a = ['ab', 'cd']
b = 'ef'
print('Test extend')
dis.dis(lambda : a.extend(b))
a = ['ab', 'cd']
b = 'ef'
print('Test append')
dis.dis(lambda : a.append(b))


a = ['ab', 'cd']
b = 'ef'
print('Test +=')
#dis.dis(lambda : a += b)

print('Test extend')
dis.dis(compile("s = []; s.extend('abc')", '', 'exec'))
print('Test +=')
dis.dis(compile("s = []; s += 'abc'", '', 'exec'))


# Ouput
Test +
  6           0 LOAD_GLOBAL              0 (a)
              2 LOAD_GLOBAL              1 (b)
              4 BINARY_ADD
              6 RETURN_VALUE
Test extend
 10           0 LOAD_GLOBAL              0 (a)
              2 LOAD_ATTR                1 (extend)
              4 LOAD_GLOBAL              2 (b)
              6 CALL_FUNCTION            1
              8 RETURN_VALUE
Test append
 14           0 LOAD_GLOBAL              0 (a)
              2 LOAD_ATTR                1 (append)
              4 LOAD_GLOBAL              2 (b)
              6 CALL_FUNCTION            1
              8 RETURN_VALUE
Test +=
Test extend
  1           0 BUILD_LIST               0
              2 STORE_NAME               0 (s)
              4 LOAD_NAME                0 (s)
              6 LOAD_ATTR                1 (extend)
              8 LOAD_CONST               0 ('abc')
             10 CALL_FUNCTION            1
             12 POP_TOP
             14 LOAD_CONST               1 (None)
             16 RETURN_VALUE
Test +=
  1           0 BUILD_LIST               0
              2 STORE_NAME               0 (s)
              4 LOAD_NAME                0 (s)
              6 LOAD_CONST               0 ('abc')
              8 INPLACE_ADD
             10 STORE_NAME               0 (s)
             12 LOAD_CONST               1 (None)
             14 RETURN_VALUE

# Errors
  File "dis_test.py", line 20
    dis.dis(lambda : a += b)
                        ^
SyntaxError: invalid syntax

从输出结果来看，+，+=操作不会进行函数调用，而extend、append执行过程中会进行函数调用，当不注释dis.dis(lambda : a += b)时，执行会报错，虽然extend效果与+=是等价的，但+=在函数中不能使用非局部变量，而extend方法可以。

Test case 3

# Code
class Test():
    def __init__(self):
        self.a = [1, 2, 3]

    def get(self):
        return self.a

b = [4, 5, 6]
temp = Test()
print('Before extend')
print(temp.a)
temp.get().extend(b)
print('After extend')
print(temp.a)

print('+= ok')
print('Before +=')
print(temp.a)
temp.a += b
print('After +=')
print(temp.a)

print('+= error')
#temp.get() += b

# Ouput
Before extend
[1, 2, 3]
After extend
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
+= ok
Before +=
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
After +=
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 4, 5, 6]
+= error

# Error
    temp.get() += b
    ^
SyntaxError: can't assign to function call

上面这个例子是对+=与extend使用范围的对比。

3. 总结

extend效果与+=是等价的，主要差异在于字节码执行的方式不同，extend方法涉及了函数调用，开销更大一些。extend比+=应用范围更广，某些情况下只能使用extend。
+=会将后面的数据添加到原有的列表中，而+会返回一个新的列表，不改变原有列表。+只能连接列表。
append方式会将参数作为列表的一项添加到原有的列表中。