来挑战下这 10 个 Python 问题

你好，我是征哥，Python 很容易入门，但却不易精通，即使对有经验的工程师，某些现象也是反直觉的，以下这 10 个问题就非常有趣，且有一定的挑战性，结果可能会让你感到困惑，来看看你能回答正确几个？

这里先给出题目，最后给出答案，建议先拿个纸，写下你的答案，最后再验证。

请写出以下代码的输出结果：

1、懒惰的 Python

class A:
    def function(self):
        return A()
a = A()
A = int
print(a.function())

2、四舍五入

>>> round(7 / 2)
>>> round(3 / 2)
>>> round(5 / 2)

3、type 和 object

>>> isinstance(type, object)
>>> isinstance(object, type)
>>> isinstance(object, object)
>>> isinstance(type, type)

4、空的布尔值

>>> any([])
>>> all([])

5、类内部函数的优先级

class A:
    answer = 42
    def __init__(self):
        self.answer = 21
        self.__add__ = lambda x, y: x.answer + y
    def __add__(self, y):
        return self.answer - y
print(A() + 5)

6、求和

>>> sum("")
>>> sum("", [])
>>> sum("", {})

7、意外的属性

>>> sum([
    el.imag 
    for el in [
        0, 5, 10e9, float('inf'), float('nan')
    ]
])

8、输出负数倍的字符串

>>> "this is a very long string" * (-1)

9、见过负数的 0

max(-0.0, 0.0)

10、违反数学规则

>>> x = (1 << 53) + 1
>>> x + 1.0 > x

答案与解释

以下结果均在 Python 3.8.5 版本验证过。

1、懒惰的 Python

class A:
    def function(self):
        return A()
a = A()
A = int
print(a.function())

正确的结果是 0:

这个不难，因为 Python 的函数定义其实是可执行语句，函数在被调用前都是不存在的，实际调用时才会绑定变量。

在上面的示例中，在函数定义期间，Python 允许引用尚未定义的类或函数。但是，在执行期间，A 已经是 int 类，这意味着函数方法将返回一个新创建的 int 实例，int 实例的默认值就是 0。

如果没有 A = int，结果就是:

2、四舍五入

>>> round(7/2)
4
>>> round(3/2)
2
>>> round(5/2)
2

正确的结果是 4 2 2，你肯定觉得最后的 round(2.5) == 2 有点违反数学规则，这是因为 Python 的 round 方法实现了银行家的四舍五入[1]，其中所有半值将四舍五入到最接近的偶数。

3、type 和 object

>>> isinstance(type, object)
True
>>> isinstance(object, type)
True
>>> isinstance(object, object)
True
>>> isinstance(type, type)
True
>>>

都是 True，有点怀疑 object 和 true 是不是一个东西？

在 Python 中，一切都是对象，因此对对象的任何实例检查都将返回 True

isinstance(Anything, object) #=> True。

type 表示用于构造所有 Python 类型的元类。因此，所有类型：int、str、object 都是 type 类的实例，就像 python 中的所有对象一样，它也是一个对象。但 type 是 Python 中唯一是它自身的一个实例的对象。

>>> type(1)
<class 'int'>
>>> type(int)
<class 'type'>
>>> type(type)
<class 'type'>
>>> 

4、空的布尔值

>>> any([])
False
>>> all([])
True
>>> any([True,False])
True
>>> all([True,False])
False
>>> 

当参数是空列表的时候，any 和 all 的结果有点出乎意料。但是明白了它的检查逻辑，就合情合理了：

Python 中的逻辑运算符是惰性的，any 的算法是寻找第一次出现为真的元素，如果没有找到，则返回 False，由于序列为空，因此没有元素可以为真，因此 any([]) 返回 False。

同样的，all 算法是查找第一个为假的元素，如果没有找到，则返回 True，由于空序列中没有假的元素，所以 all([]) 返回 True，是不是有点空洞真理的概念？

5、类内部函数的优先级

class A:
    answer = 42
    def __init__(self):
        self.answer = 21
        self.__add__ = lambda x, y: x.answer + y
    def __add__(self, y):
        return self.answer - y
print(A() + 5)

正确的结果是：16：

对象函数的查找顺序是：实例级别 > 类级别 > 父类级别，上面的代码，在初始化时绑定的函数就是实例级别，在类内部定义的就是类级别。

但是双下划线包裹的魔法函数不在这个规则之内，也就是说 Python 优先查找类级别的魔法函数。

如果说把双下划线去掉，那么结果就是 26 啦：

6、求和

>>> sum("")
0
>>> sum("", [])
[]
>>> sum("", {})
{}

为了搞清楚这里发生了什么，我们需要检查 sum 函数的签名：

sum(iterable, /, start=0)

sum 从左到右开始求和可迭代的项目，并返回总数。iterable 一般是数字，起始值不允许是字符串。

在上述所有情况下，空字符串都被视为空序列，因此 sum 将简单地将起始参数作为总结果返回。在第一种情况下，它默认为零，对于第二种和第三种情况，它意味着空列表和字典作为开始参数传入。

7、意外的属性

>>> sum([
...     el.imag
...     for el in [
...         0, 5, 10e9, float('inf'), float('nan')
...     ]
... ])
0.0

正确的结果：0.0。

上面的代码有个 imag 属性，但是我们根本没有定义它，运行也没有报错，怎么回事呢？

这是因为 Python 中的所有数值类型（int、real、float）都继承自基对象类，它们都支持 real 和 imag 属性，分别返回实部和虚部。这也包括 Infinity 和 NaN。

8、输出负数倍的字符串

>>> "this is a very long string" * (-1)
''
>>>

正确的结果是 ''，所有的负数倍的字符串，都当作 0 倍，返回 ''。

9、见过负数的 0.0

max(-0.0, 0.0)

为什么会这样？出现这种情况是由于两个原因。负零和零在 Python 中被视为相等。max 的逻辑是，如果多个最大值，返回遇到的第一个。因此 max 函数返回第一次出现的零，它恰好是负数。

10、违反数学规则

>>> x = (1 << 53) + 1
>>> x + 1.0 > x
False

正确的结果是 False，这违反了数学规则啊，为什么呢？

这种违反直觉的行为归咎于三件事：长算术、浮点精度限制和数值比较。

Python 可以支持非常大的整数，如果隐式超过限制则切换计算模式，但 Python 中的浮点精度是有限的。

2⁵³ + 1 = 9007199254740993

是不能完全表示为 Python 浮点数的最小整数。因此，为了执行加 1.0，Python 将 9007199254740993 转换为 float，将其四舍五入为 Python 可以表示的 9007199254740992.0，然后向其添加 1.0，但由于相同的表示限制，它将其设置回 9007199254740992.0：

>>> float(9007199254740993)
9007199254740992.0
>>> 9007199254740992.0 + 1.0
9007199254740992.0
>>>

此外 Python 在 float 与 int 比较时并不会抛出错误，也不会尝试将两个操作数转换为相同的类型。相反，他们比较实际的数值。因为 9007199254740992.0 比 9007199254740993 小，因此 Python 返回 False。

参考资料

[1]银行家的四舍五入: https://en.wikipedia.org/wiki/Rounding#Round_half_to_even