Python 為什麼如此設計?

豌豆花下貓發表於2022-12-18

大概兩年半前,我萌生了要創作一個新的系列文章的想法,也就是“Python為什麼”,試圖對 Python 的語法及特性提出“為什麼”式的問題,以此加深對它的理解,探尋使用技巧、發展演變、設計哲學等話題。

一直以來,我都是一個有著較強問題意識的充滿著好奇心的人,擅長於識別出相似東西的差異,並從差異性上發現事物的獨特意義。

於是,當將 Python 與其它程式語言作比較時,加上閱讀及翻譯了一些 PEP 從而積攢了一些素材後,我就得到了很多的小發現。當確認了國內外的技術社群裡缺少這方面的文章後,我就更確信了這件事的獨特價值。

我當時有個天真的想法,覺得可以按照“十萬個為什麼”的方式,寫出源源不斷的文章……

剛開始的 2020 年下半年,我創作力旺盛,寫了約 20 篇“Python為什麼”系列文章!然而,到了 2021 年,僅有 2 篇!再到 2022 年,也是僅僅 2 篇!!……

時間都去哪兒了?怎麼我才稍稍微偷了個懶兒,它就不見了呢?本來計劃有不少想寫的話題的,怎麼拖著拖著就忘了該怎麼寫了呢……

最近眼看到了年末,我越想越是有些不甘,於是,花了幾天時間,好好梳理了下“Python為什麼”系列文章,最佳化了 Github 的介紹內容,準備認真把這個系列重拾起來!

Github 專案主頁

我把之前調查問卷裡遺留的問題,以及其它計劃要寫的話題放在 Issues 跟蹤,歡迎大家來提問題/給建議/指導寫作/監督催更……

下面放出的是目前系列文章的介紹,懇請喜歡本系列的同學給顆 star 鼓勵一下!(內容會不斷更新/增長,請以 Github 主頁為準。)

如果你在手機微信端閱讀,由於連結跳轉麻煩,建議你透過這個合集的連結進行閱讀。

文章列表

  • Python 設計和歷史的常見問題
    • Python 官方提供了約 30 個常見問題的 FAQ,你可以從中快速得到“權威”的解釋
  • Python 為什麼用 len() 函式,不用 x.len() 風格?
    • 介紹了《流暢的Python》及 Guido 的解釋
    • 我本人認為這體現了 Python 對世界本質的洞察
    • 文章順便回答了:為什麼 Python 的索引從 0 開始計數?
  • Python 為什麼使用縮排來劃分程式碼塊?
    • 這是個經典的問題,總會被提起,我總結了 8 個原因
    • 有不少人對上述 8 個原因並不買賬,因此我補充了一個回覆:Python 的縮排絕不是反人類的設計!
    • Guido 在一次採訪中說:嚴格要求程式碼縮排確實有點誇張,改用花括號,也不是不可以
    • Python 的縮排起源於 ABC,而 ABC 的縮排起源於 60-70 年代的程式設計暢想
  • Python 為什麼不用分號作語句終止符?
    • 分號一般有分隔符與終止符兩種作用,但 Python 只用分號作為分隔符,卻不用它作為終止符, 而是改用換行作為終止符。本文精煉總結了 5 個原因
  • Python 為什麼沒有 main 函式?為什麼我不推薦寫 main 函式?
    • main 函式作為某些程式語言的執行入口是強制必要的,然而 Python 這門指令碼語言有著自己更為靈活的執行方式
    • 在我的程式設計習慣中,我反感那些不假思索的if __name__ == '__main__' 寫法,文中給出了我的程式設計建議
  • Python 為什麼推薦蛇形命名法?
    • 程式語言中有好幾種變數命名風格,最為流行的兩種分別是駝峰命名法和蛇形命名法。本文從程式語言的歷史發展過程和語言內部的使用習慣角度,解釋了為什麼 Python 更偏好於蛇形命名法
  • Python 為什麼不支援 i++ 自增語法,不提供 ++ 運算子?
    • 有過 C/C++/Java 等語言的程式設計經驗的開發者會疑惑,為什麼 Python 中沒有 i++ 這樣的語法
    • 這個問題反映出 Python 中的數字物件跟其它語言中的數字有著根本性的差異;另外,Python 的可迭代物件特性,也深刻影響著語言的諸多設計方面
  • Python 為什麼只需一條語句“a,b=b,a”,就能直接交換兩個變數?
    • 很多人以為“a,b=b,a”(交換變數操作)跟“a,b=1,2”(多變數賦值)一樣,都是基於元組解包的特性,然而 CPython 的實現並非如此
    • CPython 使用專門的最佳化指令(即 ROT_TWO、ROT_THREE 和 ROT_FOUR)實現棧頂元素的快捷交換
    • 當同時交換的元素數量大於 4 個時,直譯器才會跟“a,b=1,2”(多變數賦值)一樣,基於解包實現變數賦值
  • Python 為什麼用 # 號作註釋符?
    • 註釋符是程式語言中最基礎的要素之一,Python 屬於“# 號註釋符陣營”,原因或許是它遵循著 Shell 等指令碼語言的傳統
    • Python 中不存在“塊註釋符”,Guido 曾建議使用多行字串(multi-line strings)來達到塊註釋的效果,但這種方案在語義上有點怪異
  • Python 為什麼要有 pass 語句?
    • pass 是 Python 獨有的一種空操作,其它語言並沒有這樣的設計
    • pass 可以作為一種空間佔位符,輔助程式設計師快速程式設計,然而這點小用途並非至關重要的
    • 由於 Python 不使用花括號之類的手段來劃分程式碼塊,因此在定義空函式時,pass 就成了一種補齊語法邏輯的方案
  • Python 為什麼會有個奇怪的“...”物件?
    • ... 是 Python3 在 PEP-3100 中引入的一個內建常量,與 Ellipsis 表示同一個物件
    • 官方說它們是單例的,然而這有違事實。要麼是文件錯了,要麼這是一個 Bug ?
    • ... 有什麼用處,能夠解決什麼問題?文中介紹了 4 個用途:擴充套件切片語法、表達“未完成的程式碼”語義、Type Hint 用法、表示無限迴圈
  • Python 為什麼能支援任意的真值判斷?
    • 這也是 Python 與眾不同的一個特性,它將其它語言中僅限於布林型別的操作(if 或 while 或布林操作 and、or、not),擴充套件到了任意物件,帶來了極大的靈活性
    • 真值判斷的結果取決於__bool__() 和 __len__() 這兩個魔術方法的返回值
    • Python 甚至可以對數字物件作真值判斷(表示 0 的數為 False,其它數為 True)
  • Python 函式為什麼會預設返回 None?
    • Python 隱性地為沒有帶 return 的函式新增一個 return 操作,即預設返回 None 值,這是由直譯器強行注入的邏輯。這意味著:Python 中不存在無返回值的函式
    • 為什麼 Python 要強制令所有函式都有一個返回值呢?為什麼它不支援無返回值的空函式呢?
  • Python 為什麼沒有 void 關鍵字?
    • void 通常指的是一種型別(type),但是它沒有具體的值(value)。文中介紹了其它語言需要使用 void 關鍵字實現的兩種功能
    • Python 捨棄了表示“沒有值的型別”的 void,統一使用表示“僅有一個值的型別” None,配合前一篇“所有函式必然有返回值”的設計,實現了簡單好用的效果
  • Python 為什麼是強型別語言,不是弱型別語言?
    • 動靜型別與強弱型別是兩組不同維度的概念,不應混為一談。在程式語言發展的早期,當強弱型別的概念還未提出時,一些大佬使用動靜型別來籠統地描述語言的特性,這是歷史原因
    • 如今主流觀點以“隱式型別轉換”來劃分強弱型別,Python 毫無疑問是強型別語言。文中針對幾個易混淆的問題,詳細解釋了為什麼 Python 中不存在“隱式型別轉換”
  • Python 之父為什麼嫌棄 lambda 匿名函式?
    • lambda 語法借鑑自 lisp 語言,卻遭到 Python 之父的嫌棄,然而它竟從他的屠刀下倖存,這段故事充滿戲劇性
    • Python 的 lambda 只支援單行表示式,功能不完備。曾有人提議增強 lambda 語法,Python 之父認為那不是好的設計,因而否決了
    • Guido 提出要一次性移除 reduce()、map()、filter() 以及 lambda,但最後他妥協了
  • Python 為什麼不支援 switch 語句?
    • 大多數語言都提供了 switch 語句或者極其相似的東西,但在 Python 之父的裁決下,Python 不提供 switch 語句
    • 文章介紹了試圖引入 switch 語句的 PEP-275 與 PEP-3103,總結了這兩個提案的要點以及被否決的原因
  • Python 疑難問題:[] 與 list() 哪個快?為什麼快?快多少呢?
    • 兩種建立列表的 [] 與 list() 寫法,哪一個更快呢,為什麼它會更快呢?
    • 文章透過位元組碼與執行過程的分析,解釋了兩者執行速度的差異
  • 為什麼說 Python 內建函式並不是萬能的?
    • 內建函式的名稱並不是關鍵字,而內建作用域位於名稱查詢的最低優先順序,因此在呼叫時,某些內建函式/型別的執行速度就明顯慢於它們對應的字面量表示法
  • 為什麼繼承 Python 內建型別會出問題?!
    • 由《流暢的Python》中的例子,引出 Python 在內建型別子類化時不合常理的話題
    • 分析魔術方法的底層實現邏輯及呼叫關係,解釋內建型別存在的問題
    • 介紹了內建型別子類化的最佳實踐
  • 為什麼 Python 的 f-string 可以拼接字串與數字?
    • Python 是強型別語言,在不經過強制型別轉換的情況下,字串無法拼接數字
    • 介紹了 PEP-498 實現 f-string 的原理
  • Python 的切片為什麼不會索引越界?
    • 切片是不少程式語言的特性,Python 的切片不僅功能完善,而且在使用上更為靈活
    • 索引越界是一個常見的問題,Python 切片使用了幾條規則,遮蔽了可能導致出錯的情況
    • 文章介紹了 Python 的解決方案,但是也留下了一個疑問:為什麼 Python 的切片語法要允許索引超出邊界呢,為什麼不設計成丟擲索引錯誤?
  • 為什麼 range() 生成的不是迭代器?
    • 有很多內建方法可以生成迭代器,然而似乎只有 range() 生成的是可迭代物件,這個 range() 顯得非常獨特。文中給出了我對此的猜想
    • 我還注意到 range 是一種不可變序列,然而它跟字串這種不可變序列相比,也有著獨特的表現
  • Python 為什麼要保留顯式的 self ?
    • 這也是一個常見問題。這裡給出了官方文件的解釋,另外附了 Guido 的一篇部落格全文
  • Python 為什麼不設計 do-while 迴圈結構?
    • 在 C/C++、C#、PHP、Java、JavaScript 等語言中,do-while 是一種基本結構。Python 為什麼不沿襲它們的傳統呢?有什麼特殊的考慮?
    • 文章列舉了其它語言中 do-while 語法的主要使用場景,解釋了為什麼 Python 可以不用這種結構
    • 介紹了 PEP-315 試圖引入 do-while 結構的嘗試,以及 Guido 的反對意見
  • 為什麼 Python 3 把 print 改為函式?
    • Python3 與 Python2 最顯眼的一個區別就是:print 語句變成了 print() 函式
    • PEP-3105 Make print a function 是對這個問題最好的回答
  • 為什麼說 Python 最會變魔術的魔術方法是它?
    • __missing__() 是僅在內建型別的子類上才存在的魔術方法,似乎是唯一的特例
    • __missing__() 極為特殊,Python 直譯器為它開了後門,實現了最為罕見的“魔術方法間呼叫”邏輯
  • Python 為什麼用”elif“,而不是“else if”?
    • elif 寫法相比於“else if”更為簡潔,這種寫法並非 Python 首創。Guido 發推特解釋了這種寫法的來源

當在兩年半前寫下第一篇“Python為什麼”系列的時候,我無法想象自己會在 2023 年到來之際寫下這一篇宣告重新起航的小結,更無法想象是在下一個兩年半,或者五年半或者更久,再次寫下一篇新的總結。誰說得準呢!

但是,不忘初心,珍惜當下的決心,樹立砥礪前行的恆心,我可以的!

最後,別急著划走啊,請一定記得點個關注、點個 star 哈,喵喵喵~~

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