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V2EX  ›  Python

len(x) 击败 x.len(),从内置函数看 Python 的设计思想(内有公号宣传,不喜勿进)

  •  
  •   chinesehuazhou · 123 天前 · 6609 次点击
    这是一个创建于 123 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    内置函数是 Python 的一大特色,用极简的语法实现很多常用的操作。

    它们预先定义在内置命名空间中,开箱即用,所见即所得。Python 被公认是一种新手友好型的语言,这种说法能够成立,内置函数在其中起到了极关键的作用。

    举个例子,求字符串 x 的长度,Python 的写法是 len(x) ,而且这种写法对列表、元组和字典等对象也同样适用,只需要传入对应的参数即可。len() 函数是共用的。

    这是一种极简哲学的体现:Simple is better than complex。

    但是,有些语言并不是这样,例如在 Java 中,字符串类有一个求长度的方法,其它类也有自己的求长度的方法,它们无法共用。每次使用时,通过类或实例来调用。

    同样是求字符串长度,Python 的写法:

    saying = "Hello world!"
    print(len(saying))
    
    # 结果:12
    

    而在 Java 中,写法可能如下(简化起见):

    String saying = "Hello world!";
    System.out.println(saying.length());
    
    // 结果:12
    

    Python 采用的是一种前缀表达式 ,而 Java 采用的则是后缀表达式

    除了求长度,Python 的某些内置函数也能在 Java 中找到对应的表达。例如,数值型字符串 s 转化为整型数字,Python 可以用 int(s) 函数,而 Java 可以用 Integer.parseInt(s) ;整型数字转化为字符串,Python 可以用 str(i) ,而 Java 也有 String.valueOf(i)

    Python 的内置函数不与特定的类绑定,它们是一级对象。而 Java 的“函数”则无法脱离类而存在,它们只是附属品。

    从直观角度来看,Python 的表达似乎是更优的。但是,它们并不具有可比性 ,因为这是两套语言系统,各有独特的范畴背景,并不能轻易地化约。

    就好比是,不能因为拉丁字母笔画简单,就说它优于汉字,因为在表意时,字母(表音文字)是远逊于汉字(表意文字)的。同样的,日本借用了汉字的偏旁部首而造出来的文字,虽然更省笔墨,但是也完全丧失了意蕴。

    以此类比,Python 的内置函数虽有简便之美,但却丢失了某些表意功能。有些人在质疑 /抨击 Python 的时候,也喜欢拿这点说事,认为这是 Python 的设计缺陷。

    这就引出本文最想讨论的一个问题来:为什么 Python 要设计成 len(x) 这种前缀表达,而不是 x.len() 这样的后缀表达呢?

    事实上,后缀设计也是可行的,以 Python 中列表的两个方法为例:

    mylist = [2, 1, 3, 5, 4]
    
    mylist.sort()
    print(mylist)   # [1, 2, 3, 4, 5]
    
    mylist.reverse()
    print(mylist)   # [5, 4, 3, 2, 1]
    

    它们都是通过列表对象来调用,并不是凭空从内置命名空间中拿来的。语义表达得也很清楚,就是对 mylist 做排序和逆转。

    恰恰那么巧,它们还有两个同父异母的兄弟 sorted() 与 reversed(),这俩是前缀表达型。

    mylist = [2, 1, 3, 5, 4]
    
    sort_list = sorted(mylist)
    print(sort_list)   # [1, 2, 3, 4, 5]
    
    reverse_list = reversed(mylist)
    print(list(reverse_list))   # [4, 5, 3, 1, 2]
    

    不同的写法,都在做同一件事(不考虑它们的副作用)。因此,后缀语法并非不可行,之所以不用,那肯定是刻意的设计。

    回到前面的问题:为什么是 len(x) ,而不是 x.len(x),这根源于 Python 的什么设计思想呢?

    Python 之父 Guido van Rossum 曾经解释过这个问题(链接见文末),有两个原因:

    • 对于某些操作,前缀符比后缀更好读——前缀(和中缀)表示法在数学中有着悠久的历史,其视觉效果有助于数学家思考问题。我们可以简单地把公式 x*(a + b) 重写成 x*a + x*b ,但同样的事,以原生的面向对象的方式实现,就比较笨拙。
    • 当读到 len(x) 时,我就 知道 这是在求某对象的长度。它告诉我了两点:返回值是一个整数,参数是某种容器。但当读到 x.len() 时,我必须事先知道某种容器 x,它实现了一个接口,或者继承了一个拥有标准 len() 方法的类。我们经常会目睹到这种混乱:一个类并没有实现映射( mapping )接口,却拥有 get() 或 keys() 方法,或者某些非文件对象,却拥有一个 write() 方法。

    解释完这两个原因之后,Guido 还总结成一句话说:“ I see 'len' as a built-in operation ”。这已经不仅是在说 len() 更可读易懂了,而完全是在拔高 len() 的地位。

    这就好比说,分数 ½ 中的横线是数学中的一个“内置”表达式,并不需要再实现什么接口之类的,它自身已经表明了“某数除以某数 ”的意思。不同类型的数(整数、浮点数、有理数、无理数...)共用同一个操作符,不必为每类数据实现一种求分数的操作。

    优雅易懂是 Python 奉行的设计哲学 ,len() 函数的前缀表达方式是最好的体现。我想起在《超强汇总:学习 Python 列表,只需这篇文章就够了》这篇文章中,曾引述过 Guido 对“为什么索引从 0 开始 ”的解释。其最重要的原因,也正是 0-based 索引最优雅易懂。

    让我们来先看看切片的用法。可能最常见的用法,就是“取前 n 位元素”或“从第 i 位索引起,取后 n 位元素”(前一种用法,实际上是 i == 起始位的特殊用法)。如果这两种用法实现时可以不在表达式中出现难看的 +1 或 -1,那将会非常的优雅。

    使用 0-based 的索引方式、半开区间切片和缺省匹配区间的话( Python 最终采用这样的方式),上面两种情形的切片语法就变得非常漂亮:a[:n] 和 a[i:i+n],前者是 a[0:n] 的缩略写法。

    所以,我们能说 len(x) 击败 x.len() ,支撑它的是一种化繁为简、纯粹却深邃的设计思想。

    面向对象的编程语言自发明时起,就想模拟我们生活于其中的现实世界。可是什么类啊、接口啊、对象啊、以及它们的方法啊,这些玩意的毒,有时候蒙蔽了我们去看见世界本质的眼睛。

    桌子类有桌子类的求长度方法,椅子类有椅子类的求长度方法,无穷无尽,可现实真是如此么?求长度的方法就不能是一种独立存在的对象么?它之所以存在,是因为有“对象”存在,而不是因为有某个类才存在啊。

    所以,我想说,len(x) 击败 x.len(),这还体现了 Python 对世界本质的洞察

    求某个对象的长度,这种操作独立于对象之外而存在,并不是该对象内部所有的一种属性或功能。从这个角度理解,我们能够明白,为什么 Python 要设计出内置函数? 内置函数其实是对世界本质的一种捕捉。

    这些见微知著的发现,足够使我们爱上这门语言了。人生苦短,我用 Python。

    关联阅读:

    Guido 解释 len 的由来: https://mail.python.org/pipermail/python-3000/2006-November/004643.html

    Guido 解释 0 索引的由来: https://python-history.blogspot.com/2013/10/why-python-uses-0-based-indexing.html

    本文原创并首发于公众号 [Python 猫] ,未经授权,请勿转载。

    原文地址: https://mp.weixin.qq.com/s/pKQT5wvyaSNFvnJexiCC8w

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    103 回复  |  直到 2019-04-24 19:34:09 +08:00
    1  2  
        101
    chinesehuazhou   122 天前
    @no1xsyzy 这个历史轨迹没事先知道,否则我不会说是洞察了。应该是说因祸得福,浪子回头。
        102
    chinesehuazhou   121 天前 via Android
    @mxalbert1996 多么痛的领悟
        103
    Sasasu   120 天前
    @love
    > 函数式也有好处的,比如得到一堆长度
    > array.map(len)

    首先 py 里 map 也是内置函数,并不是 array 的方法。

    然后在 py 中你想要的写法可以写成这样

    foo = ["1","123","12"]
    map(str.__len__, foo)
    1  2  
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