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Python 為什么不支持 i++ 自增語法,不提供 ++ 操作符?

開發(fā) 后端
在 C/C++/Java 等等語言中,整型變量的自增或自減操作是標配,它們又可分為前綴操作(++i 和 --i)與后綴操作(i++ 和 i--),彼此存在著一些細微差別,各有不同的用途。

在 C/C++/Java 等等語言中,整型變量的自增或自減操作是標配,它們又可分為前綴操作(++i 和 --i)與后綴操作(i++ 和 i--),彼此存在著一些細微差別,各有不同的用途。

這些語言的使用者在接觸 Python 時,可能會疑惑為什么它不提供 ++ 或 -- 的操作呢?

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Python 中雖然可能出現(xiàn) ++i 這種前綴形式的寫法,但是它并沒有“++”自增操作符,此處只是兩個“+”(正數(shù)符號)的疊加而已,至于后綴形式的“++”,則完全不支持(SyntaxError: invalid syntax)。

本期“Python為什么”欄目,我們將會從兩個主要的角度來回答:Python 為什么不支持 i++ 自增語法?(PS:此處自增指代“自增和自減”,下同)

首先,Python 當然可以實現(xiàn)自增效果,即寫成i+=1或者i=i+1,這在其它語言中也是通用的。

雖然 Python 在底層用了不同的魔術方法(__add__()和__iadd__())來完成計算,但表面上的效果完全相同。

所以,我們的問題可以轉化成:為什么上面的兩種寫法會勝過 i++,成為 Python 的最終選擇呢?

1. Python 的整數(shù)是不可變類型

當我們定義i = 1000時,不同語言會作出不同的處理:

  • C 之類的語言(寫法 int i = 1000)會申請一塊內存空間,并給它“綁定”一個固定的名稱 i,同時寫入一個可變的值 1000。在這里,i 的地址以及類型是固定的,而值是可變的(在一定的表示范圍內)
  • Python(寫法i = 1000)也會申請一塊內存空間,但是它會“綁定”給數(shù)字 1000,即這個 1000 的地址以及類型是固定的(immutable),至于 i,只是一個名稱標簽貼在 1000 上,自身沒有固定的地址和類型

所以當我們令i“自增”時(i=i+1),它們的處理是不同的:

  • C 之類的語言先找到 i 的地址上存的數(shù)值,然后令它加 1,操作后新的數(shù)值就取代了舊的數(shù)值
  • Python 的操作過程是把 i 指向的數(shù)字加 1,然后把結果綁定到新申請的一塊內存空間,再把名稱標簽 i “貼”到新的數(shù)字上。新舊數(shù)字可以同時存在,不是取代關系

打一個不太恰當?shù)谋确剑篊 中的 i 就像一個宿主,數(shù)字 1000 寄生在它上面;而 Python 中的 1000 像個宿主,名稱 i 寄生在它上面。C 中的 i 與 Python 中的 1000,它們則寄生在底層的內存空間上……

還可以這樣理解:C 中的變量 i 是一等公民,數(shù)字 1000 是它的一個可變的屬性;Python 中的數(shù)字 1000 是一等公民,名稱 i 是它的一個可變的屬性。

有了以上的鋪墊,我們再來看看i++,不難發(fā)現(xiàn):

  • C 之類的語言,i++ 可以表示 i 的數(shù)字屬性的增加,它不會開辟新的內存空間,也不會產(chǎn)生新的一等公民
  • Python 之類的語言,i++ 如果是對其名稱屬性的操作,那樣就沒有意義了(總不能按字母表順序,把 i 變成 j 吧);如果理解成對數(shù)字本體的操作,那么情況就會變得復雜:它會產(chǎn)生新的一等公民 1001,因此需要給它分配一個內存地址,此時若占用 1000 的地址,則涉及舊對象的回收,那原有對于 1000 的引用關系都會受到影響,所以只能開辟新的內存空間給 1001

Python 若支持 i++,其操作過程要比 C 的 i++ 復雜,而且其含義也不再是“令數(shù)字增加1”(自增),而是“創(chuàng)建一個新的數(shù)字”(新增),這樣的話,“自增操作符”(increment operator)就名不副實了。

Python 在理論上可以實現(xiàn) i++ 操作,但它就必須重新定義“自增操作符”,還會令有其它語言經(jīng)驗的人產(chǎn)生誤解,不如就讓大家直接寫成i += 1或者 i = i + 1好了。

2. Python 有可迭代對象

C/C++ 等語言設計出 i++,最主要的目的是為了方便使用三段式的 for 結構:

  1. for(int i = 0; i < 100; i++){ 
  2.     // 執(zhí)行 xxx 

這種程序關心的是數(shù)字本身的自增過程,數(shù)字做加法與程序體的執(zhí)行相關聯(lián)。

Python 中沒有這種 for 結構的寫法,它提供了更為優(yōu)雅的方式:

  1. for i in range(100): 
  2.     # 執(zhí)行 xxx 
  3.  
  4. my_list = ["你好", "我是Python貓", "歡迎關注"] 
  5. for info in my_list: 
  6.     print(info) 

這里體現(xiàn)了不同的思維方式,它關心的是在一個數(shù)值范圍內的迭代遍歷,并不關心也不需要人為對數(shù)字做加法。

Python 中的可迭代對象/迭代器/生成器提供了非常良好的迭代/遍歷用法,能夠做到對 i++ 的完全替代。

例如,上例中實現(xiàn)了對列表內值的遍歷,Python 還可以用 enumerate() 實現(xiàn)對下標與具體值的同時遍歷:

  1. my_list = ["你好", "我是Python貓", "歡迎關注"] 
  2. for i, info in enumerate(my_list): 
  3.     print(i, info) 
  4.  
  5. # 打印結果: 
  6. 0 你好 
  7. 1 我是Python貓 
  8. 2 歡迎關注 

再例如對于字典的遍歷,Python 提供了 keys()、values()、items() 等遍歷方法,非常好用:

  1. my_dict = {'a': '1', 'b': '2', 'c': '3'} 
  2. for key in my_dict.keys(): 
  3.     print(key) 
  4.  
  5. for key, value in my_dict.items(): 
  6.     print(key, value) 

有了這樣的利器,哪里還有 i++ 的用武之地呢?

不僅如此,Python 中基本上很少使用i += 1或者 i = i + 1,由于存在著隨處可見的可迭代對象,開發(fā)者們很容易實現(xiàn)對一個數(shù)值區(qū)間的操作,也就很少有對于某個數(shù)值作累加的訴求了。

所以,回到我們開頭的問題,其實這兩種“自增”寫法并沒有勝出 i++ 多少,只因為它們是通用型操作,又不需要引入新的操作符,所以 Python 才延續(xù)了一種基礎性的支持。真正的贏家其實是各種各樣的可迭代對象!

稍微小結下:Python 不支持自增操作符,一方面是因為它的整數(shù)是不可變類型的一等公民,自增操作(++)若要支持,則會帶來歧義;另一方面主要因為它有更合適的實現(xiàn),即可迭代對象,對遍歷操作有很好的支持。

 

責任編輯:趙寧寧 來源: Python貓
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