易被忽略的Python內建型別

apocelipes發表於2019-01-10
Python型別

Python中的內建型別是我們開發中最常見的，很多人都能熟練的使用它們。

然而有一些內建型別確實不那麼常見的，或者說往往會被我們忽略，所以這次的主題就是帶領大家重新認識這些“不同尋常”的內建型別。
（注意：本文基於python3，不會包含任何python2相關內容）

本文索引：

frozenset

不可變集合（frozenset）與普通的set一樣，只不過它的元素是不可變的，因此諸如add，remove，update等可以新增/刪除/改變集合內元素的方法是不存在的，換句話說一旦frozenset建立後你將不再可能更改集合內的元素。其他的方法與set一致：

>>> frozen = frozenset([1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 6])
frozenset({1, 2, 3, 4, 5, 6})
>>> frozen | {1, 2, 3, 7, 8}
frozenset({1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8})
>>> frozen ^ {1, 2, 3, 7, 8}
frozenset({4, 5, 6, 7, 8})

range

range事實上相當得常見，所以你也許會奇怪我為什麼把它列出來。

其實原因很簡單，因為大部分人熟悉range的使用，但並不清楚range到底是什麼。返回迭代器？返回一個可迭代物件？range本身又是什麼呢？

答案揭曉：

>>> range
<class `range`>

是的，range是個class！所以當我們使用for i in range(1, 10)這樣的程式碼時，實際上我們遍歷了一個range物件，而range也實現了可迭代物件需要的__iter__魔法方法，所以它自身是可迭代物件：

>>> range.__iter__
<slot wrapper `__iter__` of `range` objects>

因此，range既不返回迭代器，也不返回其他可迭代物件，而是返回的自己。

bytearray

bytearray一般情況下並不常見，它主要為了可以實現原地修改bytes物件而出現，因為bytes和str一樣是不可變物件，例如這樣是非法的：

>>> b = `測試用例a`.encode(`utf8`)
>>> b[-1] = 98 # change `a` -> `b`
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: `bytes` object does not support item assignment

而當我們把bytes的內容複製給bytearray時就可以進行原地修改了：

>>> array = bytearray(b)
>>> array[-1] = 98
>>> array.decode(`utf8`)
測試用例b

bytearray物件沒有字面常量，因此只能通過建構函式建立，它有著和bytes一樣的方法，只是可變以及多了一些序列物件的特性。如果要建立一個bytearray可以有如下的幾種方法：

  • bytearray()返回一個空的bytearray物件
  • bytearray(10)建立一個長度為10且內容被0填充的bytearray
  • bytearray(iterable)會將可迭代物件的內容轉換成bytes然後存入物件中
  • bytearray(b`Hi!`)將已有的二進位制資料複製進物件

另外bytearray還提供了fromhex和hex方便將資料以16進位制的形式輸入輸出：

>>> array.hex()
`e6b58be8af95e794a8e4be8b62`
>>> bytearray().fromhex(`e6b58be8af95e794a8e4be8b62`).decode(`utf8`)
`測試用例b`

memoryview

memoryview提供了直接訪問物件記憶體的機制，只要目標物件支援buffer protocol，例如bytes和bytearray。

memoryview有個稱為“元素”的概念，也就是物件規定的最小的記憶體單元，比如bytes和bytearray的最小記憶體單元就是一個byte，具體取決於物件的實現。

len(view)通常等於len(view.tolist())，也就是等於view的“元素”數量。如果view.ndim == 0，那麼整個view的記憶體會被視作一個整體，len會返回1，如果view.ndim == 1那麼就正常返回“元素”的個數。view.itemsize會返回單個“元素”的大小。單位是byte。

view.readonly表示當前的memoryview是否是隻讀的，例如bytes物件的view就是隻讀的，view.readonly的值為True。是否只讀取決於被引用的物件是否可變以及對buffer protocol的實現。

對於使用完畢的memoryview應該儘快呼叫其release()方法釋放資源，而且部分物件在被view引用時會自動進行一些限制，比如bytearray會禁止調整大小，及時釋放view是資源可以解除這些限制。

結合示例可以更清晰地瞭解這些特性：

>>> data = bytearray(b`abcefg`)
>>> v = memoryview(data)
>>> v.readonly
False
>>> v[0] = ord(b`z`)
>>> data
bytearray(b`zbcefg`)
>>> v[1:4] = b`123`
>>> data
bytearray(b`z123fg`)
>>> v[2:3] = b`spam`
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: memoryview assignment: lvalue and rvalue have different structures
>>> v[2:6] = b`spam`
>>> data
bytearray(b`z1spam`)

dict-views

準確的說，這不是一種型別，而是一種概念。然而typing裡仍然將其視為一種型別，所以也就羅列在此了。

概念：返回自dict.keys(),dict.values()和dict.items()的物件被稱作dict-views。

對於views物件，可以使用len，成員檢測，它本身也是可迭代物件：

>>> dishes = {`eggs`: 2, `sausage`: 1, `bacon`: 1, `spam`: 500}
>>> keys = dishes.keys()
>>> values = dishes.values()

>>> # iteration
>>> n = 0
>>> for val in values:
...     n += val
>>> print(n)
504

>>> # keys and values are iterated over in the same order (insertion order)
>>> list(keys)
[`eggs`, `sausage`, `bacon`, `spam`]
>>> list(values)
[2, 1, 1, 500]

>>> # view objects are dynamic and reflect dict changes
>>> del dishes[`eggs`]
>>> del dishes[`sausage`]
>>> list(keys)
[`bacon`, `spam`]

>>> # set operations
>>> keys & {`eggs`, `bacon`, `salad`}
{`bacon`}
>>> keys ^ {`sausage`, `juice`}
{`juice`, `sausage`, `bacon`, `spam`}

從例子中可以看出，views保持著元素的插入順序（插入順序的保證從python3.6開始）以及views動態反應了key/value的插入和刪除以及修改，因此在某些場景下views物件是相當有用的。

The Ellipsis Object (…)

...不是一個型別，不過算是一個內建物件。

它沒什麼特殊的含義，僅表示省略，通常被用在type hints中：

>>> ...
Ellipsis
>>> from typing import Callable
>>> func: Callable[..., None] = lambda x,y:print(x*y)

func是一個沒有返回值的函式，引數列表沒有做任何限制。

你也可以寫成Ellipsis，兩者是等價的，不過顯然是...這種形式更簡單明瞭。

以上就是這些容易被忽略和遺忘的內建型別，如有錯誤和疏漏歡迎指出。

參考：

https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html

https://docs.python.org/3/c-api/buffer.html#bufferobjects

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