Python字符串拼接特殊场景：为何+=比普通赋值更高效？

我用Python 3.11编写了如下测试代码：

import timeit

code_1 = """
initial_string = ''
for i in range(10000):
    initial_string = initial_string + 'x' + 'y'
"""

code_2 = """
initial_string = ''
for i in range(10000):
    initial_string += 'x' + 'y'
"""

time_1 = timeit.timeit(code_1, number=100)
time_2 = timeit.timeit(code_2, number=100)

print(time_1)
# 0.5770808999950532
print(time_2)
# 0.08363639999879524

这里+=的效率明显更高，但我认为两者拼接次数相同、执行顺序也不影响结果。我知道字符串是不可变类型，这不是原地操作的原因，且我了解的字符串拼接优化多针对.join，我不是要找最高效的方式，只是想理解为什么+=比普通赋值更高效。

而在单字符拼接的场景下，两种形式性能几乎一致：

import timeit

code_1 = """
initial_string = ''
for i in range(10000):
    initial_string = initial_string + 'x'
"""

code_2 = """
initial_string = ''
for i in range(10000):
    initial_string += 'x'
"""

time_1 = timeit.timeit(code_1, number=100)
time_2 = timeit.timeit(code_2, number=100)

print(time_1)
# 0.07953230000566691
print(time_2)
# 0.08027460001176223

我还注意到，在使用'x' + 'y'的场景下，不同Python版本的性能差异明显：

• Python 3.7至3.9：

print(time_1)
# ~0.6
print(time_2)
# ~0.3

• Python 3.10：

print(time_1)
# ~1.7
print(time_2)
# ~0.8

• Python 3.11：

print(time_1)
# ~0.6
print(time_2)
# ~0.1

有一个类似问题提到：

如果s是字符串，s = s + 'c'可能会原地修改字符串，而t = s + 'c'则不行。但s + 'c'操作怎么知道自己处于哪种场景？

简单来说，当s = s + 'c'时会触发优化，t = s + 'c'则不会，因为Python需要保留原字符串的引用，无法进行原地拼接。

但在我的场景中，两种方式都是将结果赋值给原变量，理论上都应该适用原地拼接优化，这让我感到疑惑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dorian Turba