range 与 xrange

range() 和 xrange() 是 Python 2 中生成整数序列的两个函数。它们看起来相似，但内存行为截然不同——这是 Python 2 中最需要理解的区别之一，也是 Python 3 直接移除 xrange、让 range() 继承其行为的原因。

range()：返回列表

range(stop) 或 range(start, stop[, step]) 返回一个包含整数的列表：

print range(5)          # [0, 1, 2, 3, 4]
print range(2, 6)       # [2, 3, 4, 5]
print range(0, 10, 2)   # [0, 2, 4, 6, 8]
print range(10, 0, -2)  # [10, 8, 6, 4, 2]

参数规则：

  • 只有一个参数时，是 stop，start 默认为 0，step 默认为 1
  • 有两个参数时，是 start 和 stop
  • 有三个参数时，第三个是 step，可以为负数（倒序）
  • 范围是左闭右开：包含 start，不包含 stop
print range(3)          # [0, 1, 2]，不包含 3
print range(1, 4)       # [1, 2, 3]，不包含 4

因为 range() 返回列表，它会一次性在内存中创建所有整数。对于大范围，这会消耗大量内存：

# 创建一个包含 1000 万个整数的列表
big_list = range(10000000)
print len(big_list)     # 10000000
# 内存占用约 80MB（每个整数约 28 字节）

xrange()：返回惰性迭代器

xrange() 的语法与 range() 完全相同，但它返回的是一个xrange 对象——一种惰性计算的迭代器：

print xrange(5)         # xrange(5)
print list(xrange(5))   # [0, 1, 2, 3, 4]

xrange 对象不存储所有整数，只在需要时生成下一个。它占用的内存是固定的，与范围大小无关：

# 几乎不占用额外内存
big_iter = xrange(10000000)
print big_iter          # xrange(10000000)
print len(big_iter)     # 10000000（支持 len）

xrange 支持索引和 len()，但不支持切片：

x = xrange(10)
print x[5]              # 5，支持索引
print len(x)            # 10，支持长度
print x[2:5]            # TypeError: sequence index must be integer, not 'slice'

实际对比

import sys

# range 的内存占用
r = range(1000000)
print sys.getsizeof(r)          # 约 8000048 字节（8MB）

# xrange 的内存占用
x = xrange(1000000)
print sys.getsizeof(x)          # 约 40 字节

在循环中使用，两者效果相同：

# 效果相同，但 range 先分配 1000 万个整数的内存
for i in range(10000000):
    if i == 5:
        break       # 只用到前 5 个，但 1000 万个整数都已创建

# xrange 只生成用到的整数
for i in xrange(10000000):
    if i == 5:
        break       # 只生成 0,1,2,3,4,5，内存占用极小

选择建议

场景推荐
小范围（< 1000）range() 或 xrange() 均可
大范围循环xrange()
需要列表操作（切片、修改）range()
需要与旧代码兼容xrange()（Python 3 中 range() 就是 xrange() 的行为）
# 小范围：range 更直观
for i in range(5):
    print i

# 大范围：必须用 xrange
for i in xrange(1000000):
    process(i)

# 需要列表时：显式转换
numbers = list(xrange(10))    # [0, 1, 2, ..., 9]

Python 3 的变化

Python 3 中 range() 的行为与 Python 2 的 xrange() 完全一致，返回惰性序列。xrange() 这个名字被移除了。如果你在写兼容两个版本的代码，可以这样处理：

try:
    xrange
except NameError:
    xrange = range    # Python 3 中没有 xrange，用 range 替代

for i in xrange(100):
    print i

理解 range 和 xrange 的区别，是写出内存高效 Python 2 代码的关键。记住一个原则：只要用于循环，优先用 xrange()。