Python 的 51 个秘密曝光,Github 获 2 万星

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Python, 是一个设计优美的解释型高级语言, 它提供了很多能让程序员感到舒适的功能特性. 但有的时候, Python 的一些输出结果对于初学者来说似乎并不是那么一目了然.

一个解析51项堪称是"秘密"的Python特性项目,在GitHub上彻底火了。

英文原版已经拿到了近15000星,中文翻译版也获得了7600+星。

这个有趣的项目意在收集 Python 中那些难以理解和反人类直觉的例子以及鲜为人知的功能特性, 并尝试讨论这些现象背后真正的原理!

虽然下面的有些例子并不一定会让你觉得 WTFs, 但它们依然有可能会告诉你一些你所不知道的 Python 有趣特性. 我觉得这是一种学习编程语言内部原理的好办法, 而且我相信你也会从中获得乐趣!

如果您是一位经验比较丰富的 Python 程序员, 你可以尝试挑战看是否能一次就找到例子的正确答案. 你可能对其中的一些例子已经比较熟悉了, 那这也许能唤起你当年踩这些坑时的甜蜜回忆

这个项目的中文版全文大约2万字,干货多的快要溢出来了,大家可以先看一下目录。

示例结构

所有示例的结构都如下所示:

我个人建议, 最好依次阅读下面的示例, 并对每个示例:

  • 仔细阅读设置例子最开始的代码. 如果您是一位经验丰富的 Python 程序员, 那么大多数时候您都能成功预期到后面的结果.
  • 阅读输出结果,
    • 如果不知道, 深呼吸然后阅读说明 (如果你还是看不明白, 别沉默! 可以在这提个 issue).
    • 如果知道, 给自己点奖励, 然后去看下一个例子.
    • 确认结果是否如你所料.
    • 确认你是否知道这背后的原理.

PS: 你也可以在命令行阅读 WTFpython. 我们有 pypi 包 和 npm 包(支持代码高亮).(译: 这两个都是英文版的)

示例

Strings can be tricky sometimes/微妙的字符串

1、

>>> a = "some_string"
>>> id(a)
140420665652016
>>> id("some" + "_" + "string") # 注意两个的id值是相同的.
140420665652016

2、

>>> a = "wtf"
>>> b = "wtf"
>>> a is b
True

>>> a = "wtf!"
>>> b = "wtf!"
>>> a is b
False

>>> a, b = "wtf!", "wtf!"
>>> a is b # 仅适用于3.7版本以下, 3.7以后的返回结果为False.
True

3、

>>> 'a' * 20 is 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'
True
>>> 'a' * 21 is 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'
False

说明:

  • 这些行为是由于 Cpython 在编译优化时, 某些情况下会尝试使用已经存在的不可变对象而不是每次都创建一个新对象. (这种行为被称作字符串的驻留[string interning])
  • 发生驻留之后, 许多变量可能指向内存中的相同字符串对象. (从而节省内存)
  • 在上面的代码中, 字符串是隐式驻留的. 何时发生隐式驻留则取决于具体的实现. 这里有一些方法可以用来猜测字符串是否会被驻留:
    • 所有长度为 0 和长度为 1 的字符串都被驻留.
    • 字符串在编译时被实现 ('wtf' 将被驻留, 但是 ''.join(['w', 't', 'f'] 将不会被驻留)
    • 字符串中只包含字母,数字或下划线时将会驻留. 所以 'wtf!' 由于包含 ! 而未被驻留. 可以在这里找到 CPython 对此规则的实现.
  • 当在同一行将 ab 的值设置为 "wtf!" 的时候, Python 解释器会创建一个新对象, 然后同时引用第二个变量(译: 仅适用于3.7以下, 详细情况请看这里). 如果你在不同的行上进行赋值操作, 它就不会“知道”已经有一个 wtf! 对象 (因为 "wtf!" 不是按照上面提到的方式被隐式驻留的). 它是一种编译器优化, 特别适用于交互式环境.
  • 常量折叠(constant folding) 是 Python 中的一种 窥孔优化(peephole optimization) 技术. 这意味着在编译时表达式 'a'*20会被替换为 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa' 以减少运行时的时钟周期. 只有长度小于 20 的字符串才会发生常量折叠. (为啥? 想象一下由于表达式 'a'*10**10 而生成的 .pyc 文件的大小). 相关的源码实现

https://github.com/python/cpython/blob/3.6/Python/peephole.c#L288

Time for some hash brownies!/是时候来点蛋糕了!

  • hash brownie指一种含有大麻成分的蛋糕, 所以这里是句双关

1、

some_dict = {}
some_dict[5.5] = "Ruby"
some_dict[5.0] = "JavaScript"
some_dict[5] = "Python"

Output:

>>> some_dict[5.5]
"Ruby"
>>> some_dict[5.0]
"Python"
>>> some_dict[5]
"Python"

"Python" 消除了 "JavaScript" 的存在?

说明:

  • Python 字典通过检查键值是否相等和比较哈希值来确定两个键是否相同.
  • 具有相同值的不可变对象在Python中始终具有相同的哈希值.
>>> 5 == 5.0
True
>>> hash(5) == hash(5.0)
True
  • 注意: 具有不同值的对象也可能具有相同的哈希值(哈希冲突).
  • 当执行 some_dict[5] = "Python" 语句时, 因为Python将 55.0 识别为 some_dict 的同一个键, 所以已有值 "JavaScript" 就被 "Python" 覆盖了.
  • 这个 StackOverflow的 回答 漂亮的解释了这背后的基本原理.

https://stackoverflow.com/questions/32209155/why-can-a-floating-point-dictionary-key-overwrite-an-integer-key-with-the-same-v

Return return everywhere!/到处返回!

def some_func():
    try:
        return 'from_try' 
    finally:
        return 'from_finally' 

Output:

>>> some_func()
'from_finally'

说明:

  • 当在 "try...finally" 语句的 try 中执行 return, breakcontinue 后, finally 子句依然会执行.
  • 函数的返回值由最后执行的 return 语句决定. 由于 finally 子句一定会执行, 所以 finally 子句中的 return 将始终是最后执行的语句.

Deep down, we're all the same./本质上,我们都一样.

class WTF:
  pass

Output:

>>> WTF() == WTF() # 两个不同的对象应该不相等
False
>>> WTF() is WTF() # 也不相同
False
>>> hash(WTF()) == hash(WTF()) # 哈希值也应该不同
True
>>> id(WTF()) == id(WTF())
True

说明:

  • 当调用 id 函数时, Python 创建了一个 WTF 类的对象并传给 id 函数. 然后 id 函数获取其id值 (也就是内存地址), 然后丢弃该对象. 该对象就被销毁了.
  • 当我们连续两次进行这个操作时, Python会将相同的内存地址分配给第二个对象. 因为 (在CPython中) id 函数使用对象的内存地址作为对象的id值, 所以两个对象的id值是相同的.
  • 综上, 对象的id值仅仅在对象的生命周期内唯一. 在对象被销毁之后, 或被创建之前, 其他对象可以具有相同的id值.
  • 那为什么 is 操作的结果为 False 呢? 让我们看看这段代码.
class WTF(object):
  def __init__(self): print("I")
  def __del__(self): print("D")

Output:

>>> WTF() is WTF()
I
I
D
D
False
>>> id(WTF()) == id(WTF())
I
D
I
D
True

正如你所看到的, 对象销毁的顺序是造成所有不同之处的原因.

For what?/为什么?

some_string = "wtf"
some_dict = {}
for i, some_dict[i] in enumerate(some_string):
    pass

Output:

>>> some_dict # 创建了索引字典.
{0: 'w', 1: 't', 2: 'f'}

说明:

  • Python 语法 中对 for 的定义是: for_stmt: 'for' exprlist 'in' testlist ':' suite ['else' ':' suite] 其中 exprlist 指分配目标. 这意味着对可迭代对象中的每一项都会执行类似 {exprlist} = {next_value} 的操作. 一个有趣的例子说明了这一点: for i in range(4): print(i) i = 10 Output: 0 1 2 3 你可曾觉得这个循环只会运行一次?

说明:

  • 由于循环在Python中工作方式, 赋值语句 i = 10 并不会影响迭代循环, 在每次迭代开始之前, 迭代器(这里指 range(4)) 生成的下一个元素就被解包并赋值给目标列表的变量(这里指 i)了.

  • 在每一次的迭代中, enumerate(some_string) 函数就生成一个新值 i (计数器增加) 并从 some_string 中获取一个字符. 然后将字典 some_dicti (刚刚分配的) 的值设为该字符. 本例中循环的展开可以简化为:
>>> i, some_dict[i] = (0, 'w')
>>> i, some_dict[i] = (1, 't')
>>> i, some_dict[i] = (2, 'f')
>>> some_dict

Evaluation time discrepancy/执行时机差异

1、

array = [1, 8, 15]
g = (x for x in array if array.count(x) > 0)
array = [2, 8, 22]

Output:

>>> print(list(g))
[8]

2、

array_1 = [1,2,3,4]
g1 = (x for x in array_1)
array_1 = [1,2,3,4,5]

array_2 = [1,2,3,4]
g2 = (x for x in array_2)
array_2[:] = [1,2,3,4,5]

Output:

>>> print(list(g1))
[1,2,3,4]

>>> print(list(g2))
[1,2,3,4,5]

说明:

  • 在生成器表达式中, in 子句在声明时执行, 而条件子句则是在运行时执行.
  • 所以在运行前, array 已经被重新赋值为 [2, 8, 22], 因此对于之前的 1, 815, 只有 count(8) 的结果是大于 0的, 所以生成器只会生成 8.
  • 第二部分中 g1g2 的输出差异则是由于变量 array_1array_2 被重新赋值的方式导致的.
  • 在第一种情况下, array_1 被绑定到新对象 [1,2,3,4,5], 因为 in 子句是在声明时被执行的, 所以它仍然引用旧对象 [1,2,3,4](并没有被销毁).
  • 在第二种情况下, 对 array_2 的切片赋值将相同的旧对象 [1,2,3,4] 原地更新为 [1,2,3,4,5]. 因此 g2array_2 仍然引用同一个对象(这个对象现在已经更新为 [1,2,3,4,5]).

本文内容来自中文版项目,项目全文2万多字,以及海量代码。

因为篇幅原因,本文就只为大家展示这6个案例了,更多案例大家可以在项目中查看。

英文版项目名称:wtfpython

链接:https://github.com/satwikkansal/wtfpython

中文项目名称:wtfpython-cn

链接:https://github.com/leisurelicht/wtfpython-cn

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原文发布于微信公众号 - 小詹学Python(xiaoxiaozhantongxue)

原文发表时间:2019-07-05

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