Python 爲什麼不支持 i++ 自增語法,不提供 ++ 操作符?
:point_up_2: “ Python貓 ” ,一個值得加星標的公衆號
在 C/C++/Java 等等語言中,整型變量的自增或自減操作是標配,它們又可分爲前綴操作(++i 和 --i)與後綴操作(i++ 和 i--),彼此存在着一些細微差別,各有不同的用途。
這些語言的使用者在接觸 Python 時,可能會疑惑爲什麼它不提供 ++ 或 -- 的操作呢?在我前不久發的《 Python的十萬個爲什麼? 》裏,就有不少同學在調查問卷中表示了對此話題感興趣。
Python 中雖然可能出現 ++i 這種前綴形式的寫法,但是它並沒有“++”自增操作符,此處只是兩個“+”(正數符號)的疊加而已,至於後綴形式的“++”,則完全不支持( SyntaxError: invalid syntax )。
本期“ Python爲什麼 ”欄目,我們將會從兩個主要的角度來回答: Python 爲什麼不支持 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: 爲什麼上面的兩種寫法會勝過 i++,成爲 Python 的最終選擇呢?
1、Python 的整數是不可變類型
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,並給它“綁定”一個固定的名稱 i,同時寫入一個可變的值 1000。在這裏,i 的地址以及類型是固定的,而值是可變的(在一定的表示範圍內) -
Python(寫法
i = 1000
)也會申請一塊內存空間,但是它會“綁定”給數字 1000,即這個 1000 的地址以及類型是固定的(immutable),至於 i,只是一個名稱標籤貼在 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 的地址上存的數值,然後令它加 1,操作後新的數值就取代了舊的數值
-
Python 的操作過程是把 i 指向的數字加 1,然後把結果綁定到新申請的一塊內存空間,再把名稱標籤 i “貼”到新的數字上。新舊數字可以同時存在,不是取代關係
打一個不太恰當的比方:C 中的 i 就像一個宿主,數字 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,數字 1000 是它的一個可變的屬性;Python 中的數字 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++ ,不難發現:
-
C 之類的語言,i++ 可以表示 i 的數字屬性的增加, 它不會開闢新的內存空間,也不會產生新的一等公民
-
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);如果理解成對數字本體的操作,那麼情況就會變得複雜:它會產生新的一等公民 1001,因此需要給它分配一個內存地址,此時若佔用 1000 的地址,則涉及舊對象的回收,那原有對於 1000 的引用關係都會受到影響,所以只能開闢新的內存空間給 1001
Python 若支持 i++,其操作過程要比 C 的 i++ 複雜,而且其含義也 不再是“令數字增加1”(自增),而是“創建一個新的數字”(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 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驗的人產生誤解,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++,最主要的目的是爲了方便使用三段式的 for 結構:
for(int i = 0; i < 100; i++){ // 執行 xxx }
這種程序關心的是數字本身的自增過程,數字做加法與程序體的執行相關聯。
Python 中沒有這種 for 結構的寫法,它提供了更爲優雅的方式:
for i in range(100): # 執行 xxx my_list = ["你好", "我是Python貓", "歡迎關注"] for info in my_list: print(info)
這裏體現了不同的思維方式,它關心的是在一個數值範圍內的迭代遍歷,並不關心也不需要人爲對數字做加法。
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,上例中實現了對列表內值的遍歷,Python 還可以用 enumerate() 實現對下標與具體值的同時遍歷:
my_list = ["你好", "我是Python貓", "歡迎關注"] for i, info in enumerate(my_list): print(i, info) # 打印結果: 0 你好 1 我是Python貓 2 歡迎關注
再例如對於字典的遍歷,Python 提供了 keys()、values()、items() 等遍歷方法,非常好用:
my_dict = {'a': '1', 'b': '2', 'c': '3'} for key in my_dict.keys(): print(key) for key, value in my_dict.items(): print(key, value)
有了這樣的利器,哪裏還有 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
,由於存在着隨處可見的可迭代對象,開發者們很容易實現對一個數值區間的操作,也就很少有對於某個數值作累加的訴求了。
所以,回到我們開頭的問題,其實這兩種“自增”寫法並沒有勝出 i++ 多少,只因爲它們是通用型操作,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,一方面是因爲它的整數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;另一方面主要因爲它有更合適的實現,即可迭代對象,對遍歷操作有很好的支持。
如果你覺得本文分析得不錯,那你應該會喜歡這些文章:
4、 Python 爲什麼沒有 main 函數?爲什麼我不推薦寫 main 函數?
寫在最後:本文屬於“Python爲什麼”系列(Python貓出品),該系列主要關注 Python 的語法、設計和發展等話題,以一個個“爲什麼”式的問題爲切入點,試着展現 Python 的迷人魅力。部分話題會推出視頻版,請在 B 站收看,觀看地址: https://space.bilibili.com/97566624/video
優質文章,推薦閱讀: