寫 Python 也好幾年時間了。講道理，在工作中大家肯定遇到過這樣的場景：

這個故事告訴我們什麼？先造輪子再去 GitHub？還是提高下 GitHub 搜尋技巧？

都不是！

實際上，在日常的工作中，我們很多需求，無論是常見的、還是不常見的，Python 都為我們提供了一些獨特的解決方案，既不需要自己造輪子，也不需要引入新的依賴（引入新的依賴勢必會增加專案的複雜度）。

但是 Python 有太多功能和特性被我們忽略了，導致我們在遇到問題的時候，沒法第一時間作出良好的決策。

所以，乾脆來一起掃清這些被我們忽略的 Python 死角。

裝飾器的妙用

我們經常會想完成一些註冊&呼叫的功能，比如我們有四個函式：

現在我們想將這四個函式和 +、-、*、/ 四個操作符繫結，那麼我們該怎麼做？

可能我們第一反應是這樣：

operator_map = {}	
def add(a: int, b: int) -> float:	
    return a + b	
def sub(a: int, b: int) -> float:	
    return a - b	
def mul(a: int, b: int) -> float:	
    return a * b	
def div(a: int, b: int) -> float:	
    return a / b	
operator_map["+"] = add	
operator_map["-"] = sub	
operator_map["*"] = mul	
operator_map["/"] = div

但這樣寫起來，有一個很大的問題就是太不美觀了。因為直接對於 dict 的操作從實際上來講可維護性是很差的，那麼我們這個地方應該怎麼做？

在改進這段程式碼之前，我們首先要明確 Python 中一個很重要的概念，即：函式/方法是：First Class Member 。用不精確的話來講，就是函式/方法可以作為引數被傳遞、被使用。

舉個例子：

import typing	
def execute(func: typing.Callable, *args, **kwargs) -> typing.Any:	
    return func(*args, **kwargs)	
def print_func(data: int) -> None:	
    print(data)	
execute(print, 2)

大家可以看到我們將 print_func 這個函式作為引數傳遞給 execute 函式並被呼叫。

那麼我們來改造下之前的程式碼：

好了，大家看看，目前整體程式碼的可讀性以及可維護性是不是改了很多？

但是我們現在的問題在於，每次都需要在單獨呼叫一次 register_operator 函式，這樣也太煩了吧！要不要再改進一下？要得。我們可以用裝飾器來改進一下。

首先，看一個最簡單的裝飾器例子：

import functools	
import typing	
import time	
def execute(func: typing.Callable) -> typing.Callable:	
    @functools.wraps(func)	
    def wraps(*args, **kwargs) -> typing.Any:	
        start_time = time.time()	
        result = func(*args, **kwargs)	
        print("{}".format(time.time() - start_time))	
        return result	
    return wraps	
@execute	
def add(a: int, b: int) -> float:	
    return a + b

我們能看到這段函式的意義是計算函式的執行時間。那麼這個原理是什麼？

實際上裝飾器是一個語法糖，具體可以參見 PEP318 Decorators for Functions and Methods。

簡而言之，實際上是 Python 替我們做了一個替換過程。以上面的例子為例，這個替換過程就是 add=execute(add) 。

好了，我們就用這個知識點來改進下之前的程式碼：

import typing	
operator_map = {}	
def register_operator(operator: str) -> typing.Callable:	
    def wraps(func: typing.Callable) -> typing.Callable:	
        operator_map[operator] = func	
        return func	
    return wraps	
@register_operator("+")	
def add(a: int, b: int) -> float:	
    return a + b	
@register_operator("-")	
def sub(a: int, b: int) -> float:	
    return a - b	
@register_operator("*")	
def mul(a: int, b: int) -> float:	
    return a * b	
@register_operator("/")	
def div(a: int, b: int) -> float:	
    return a / b

聊聊 OrderedDict

import typing	
class OrderedDict:	
    def __init__(self, *args, **kwargs):	
        self._data = {}	
        self._ordered_key = []	
    def __getitem__(self, key: typing.Any) -> typing.Any:	
        return self._data[key]	
    def __setitem__(self, key: typing.Any, value: typing.Any) -> None:	
        if key not in self._data:	
            return	
        self._data[key] = value	
        self._ordered_key.append(key)	
    def __delitem__(self, key: typing.Any):	
        del self._data[key]	
        self._ordered_key.remove(key)

通過額外維護一個 list 來維護 key 插入的順序。這段程式碼，看似完成了我們的需求，但是實則存在很大問題。大家可以猜猜問題在哪？

3，2，1！

揭曉答案，這段程式碼利用 list 來保證 key 的有序性，在刪除的時候， list 的刪除操作，是一個時間複雜度 O(n) 的操作。換句話說，我們的刪除操作隨著內部資料的增多，所需的刪除時間也變得越長。這對於某些效能敏感的場景是無法接受的。

那要怎麼辦呢？事實上，Python 在很早之前就已經內建了有序字典，即很多人可能都用過的 collections.OrderedDict 。

在 OrderedDict 中， Python 維護了一個雙向連結串列解構，來保證插入的有序性，如下圖所示：

在最左側維護一個衛兵節點，衛兵節點的 next 指標恆指向於資料中最後插入的節點。那麼插入新的資料時，我們將新的資料插入到衛兵節點之後，從而達成維護插入順序的目的。

import typing	
class Node:	
    def __init__(self, key: typing.Any, value: typing.Any) -> None:	
        self.key = key	
        self.value = value	
        self.prev = None	
        self.next = None	
class OrderedDict:	
    def __init__(self, *args, **kwargs):	
        self._data = {}	
        self._head = Node(None, None)	
        self._last = self._head	
    def __getitem__(self, key: typing.Any) -> typing.Any:	
        if key in self._data:	
            return self._data[key].value	
        raise ValueError	
    def __setitem__(self, key: typing.Any, value: typing.Any) -> None:	
        if key not in self._data:	
            return	
        value_node = Node(key, value)	
        next_node = self._head.next	
        if not next_node:	
            self._head.next = value_node	
            value_node.prev = self._head	
            self._last = value_node	
        else:	
            value_node.next = next_node	
            next_node.prev = value_node	
            value_node.prev = self._head	
            self._head.next = value_node	
        self._data[key] = value_node	
    def __delitem__(self, key: typing.Any):	
        if key not in self._data:	
            return	
        value_node = self._data[key]	
        if value_node == self._last:	
            self._last = value_node.prev	
            self._last.next = None	
        else:	
            prev_node = value_node.prev	
            next_node = value_node.next	
            prev_node.next = next_node	
            next_node.prev = prev_node	
        del self._data[key]	
        del value_node

（此段程式碼，如有錯亂，煩請將瀏覽字型調小几號）

這只是一個 OrderedDict 的簡化版，如果想完成一個完整的 OrderedDict 還有很多很多的 corner case 要去處理。不過現在，我們可以使用內建的資料結構去完成我們需求。怎麼樣，是不是有了一種幸福的感覺？

隨意聊聊

通過今天的兩個例子，我們發現 Python 提供了相當多的功能去幫助我們完成日常的工作與學習任務。同時通過去深入地瞭解 Python 內部的一些功能實現，以便我們能更好地去學習一些知識。比如，上文提到的 OrderedDict 的實現，會讓我們學到雙頭連結串列的一種非常典型的應用，與此同時，雙頭連結串列也會用於諸如 LRU 這樣非常常用的資料解構的實現。所以，多去深入瞭解 Python 的方方面面，有助於我們整體能力的提升。

那麼既然電腦上已經有了 Python，為何不將這些 tricks 用起來，讓 Python 更 6 呢？安利這位來自德國的大咖，資深養蛇玩家 Dan Bader。

他的部落格 dbader.org  每月有超過 20 萬的瀏覽量，Real Python 視訊累計瀏覽量超過百萬。訂閱他的郵件，每天都會準時收到他更新 Python 技巧，一日不差，是一個極其自律的人。

暢銷書 Python Tricks 作者，影響全球 1 000 000 以上程式設計師的 PythonistaCafe 社群創始人，Real Python 培訓機構總編，擁有近 20 年軟體開發經驗。巴德爾畢業於歐洲歷史悠久的慕尼黑工業大學，該校以優異的科教質量聞名，截至 2018 年已經培養出 17 位諾貝爾獎得主。

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