len(x) 擊敗 x.len()，從內(nèi)置函數(shù)看 Python 的設(shè)計(jì)思想

內(nèi)置函數(shù)是 Python 的一大特色，用極簡(jiǎn)的語(yǔ)法實(shí)現(xiàn)很多常用的操作。

它們預(yù)先定義在內(nèi)置命名空間中，開箱即用，所見即所得。Python 被公認(rèn)是一種新手友好型的語(yǔ)言，這種說法能夠成立，內(nèi)置函數(shù)在其中起到了極關(guān)鍵的作用。

舉個(gè)例子，求字符串 x 的長(zhǎng)度，Python 的寫法是 len(x) ，而且這種寫法對(duì)列表、元組和字典等對(duì)象也同樣適用，只需要傳入對(duì)應(yīng)的參數(shù)即可。len() 函數(shù)是共用的。

這是一種極簡(jiǎn)哲學(xué)的體現(xiàn)：Simple is better than complex。

但是，有些語(yǔ)言并不是這樣，例如在 Java 中，字符串類有一個(gè)求長(zhǎng)度的方法，其它類也有自己的求長(zhǎng)度的方法，它們無法共用。每次使用時(shí)，通過類或?qū)嵗齺碚{(diào)用。

同樣是求字符串長(zhǎng)度，Python 的寫法：

而在 Java 中，寫法可能如下（簡(jiǎn)化起見）：

Python 采用的是一種前綴表達(dá)式?，而 Java 采用的則是后綴表達(dá)式?。

除了求長(zhǎng)度，Python 的某些內(nèi)置函數(shù)也能在 Java 中找到對(duì)應(yīng)的表達(dá)。例如，數(shù)值型字符串 s 轉(zhuǎn)化為整型數(shù)字，Python 可以用int(s)函數(shù)，而 Java 可以用?Integer.parseInt(s)；整型數(shù)字轉(zhuǎn)化為字符串，Python 可以用str(i)，而 Java 也有String.valueOf(i)。

Python 的內(nèi)置函數(shù)不與特定的類綁定，它們是一級(jí)對(duì)象。而 Java 的“函數(shù)”則無法脫離類而存在，它們只是附屬品。

從直觀角度來看，Python 的表達(dá)似乎是更優(yōu)的。但是，它們并不具有可比性?，因?yàn)檫@是兩套語(yǔ)言系統(tǒng)，各有獨(dú)特的范疇背景，并不能輕易地化約。

就好比是，不能因?yàn)槔∽帜腹P畫簡(jiǎn)單，就說它優(yōu)于漢字，因?yàn)樵诒硪鈺r(shí)，字母（表音文字）是遠(yuǎn)遜于漢字（表意文字）的。同樣的，日本借用了漢字的偏旁部首而造出來的文字，雖然更省筆墨，但是也完全喪失了意蘊(yùn)。

以此類比，Python 的內(nèi)置函數(shù)雖有簡(jiǎn)便之美，但卻丟失了某些表意功能。有些人在質(zhì)疑/抨擊 Python 的時(shí)候，也喜歡拿這點(diǎn)說事，認(rèn)為這是 Python 的設(shè)計(jì)缺陷。

這就引出本文最想討論的一個(gè)問題來：為什么 Python 要設(shè)計(jì)成 len(x) 這種前綴表達(dá)，而不是 x.len() 這樣的后綴表達(dá)呢？

事實(shí)上，后綴設(shè)計(jì)也是可行的，以 Python 中列表的兩個(gè)方法為例：

它們都是通過列表對(duì)象來調(diào)用，并不是憑空從內(nèi)置命名空間中拿來的。語(yǔ)義表達(dá)得也很清楚，就是對(duì) mylist 做排序和逆轉(zhuǎn)。

恰恰那么巧，它們還有兩個(gè)同父異母的兄弟 sorted() 與 reversed()，這倆是前綴表達(dá)型。

不同的寫法，都在做同一件事（不考慮它們的副作用）。因此，后綴語(yǔ)法并非不可行，之所以不用，那肯定是刻意的設(shè)計(jì)。

回到前面的問題：為什么是 len(x) ，而非 x.len(x)，這源于 Python 的什么設(shè)計(jì)思想呢？

Python 之父?Guido van Rossum?曾經(jīng)解釋過這個(gè)問題（鏈接見文末），有兩個(gè)原因：

對(duì)于某些操作，前綴符比后綴更好讀——前綴（和中綴）表示法在數(shù)學(xué)中有著悠久的歷史，其視覺效果有助于數(shù)學(xué)家思考問題。我們可以簡(jiǎn)單地把公式?x*(a + b)?重寫成x*a + x*b?，但同樣的事，以原生的面向?qū)ο蟮姆绞綄?shí)現(xiàn)，就比較笨拙。

當(dāng)讀到 len(x) 時(shí)，我就?知道?這是在求某對(duì)象的長(zhǎng)度。它告訴我了兩點(diǎn)：返回值是一個(gè)整數(shù)，參數(shù)是某種容器。但當(dāng)讀到 x.len() 時(shí)，我必須事先知道某種容器 x，它實(shí)現(xiàn)了一個(gè)接口，或者繼承了一個(gè)擁有標(biāo)準(zhǔn) len() 方法的類。我們經(jīng)常會(huì)目睹到這種混亂：一個(gè)類并沒有實(shí)現(xiàn)映射（mapping）接口，卻擁有 get() 或 keys() 方法，或者某些非文件對(duì)象，卻擁有一個(gè) write() 方法。

解釋完這兩個(gè)原因之后，Guido 還總結(jié)成一句話說：“I see 'len' as a built-in?operation?”。這已經(jīng)不僅是在說 len() 更可讀易懂了，而完全是在拔高 len() 的地位。

這就好比說，分?jǐn)?shù)???中的橫線是數(shù)學(xué)中的一個(gè)“內(nèi)置”表達(dá)式，并不需要再實(shí)現(xiàn)什么接口之類的，它自身已經(jīng)表明了“某數(shù)除以某數(shù)?”的意思。不同類型的數(shù)（整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、有理數(shù)、無理數(shù)…）共用同一個(gè)操作符，不必為每類數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)一種求分?jǐn)?shù)的操作。

優(yōu)雅易懂是 Python 奉行的設(shè)計(jì)哲學(xué)?，len() 函數(shù)的前綴表達(dá)方式是最好的體現(xiàn)。我曾引述過 Guido 對(duì)“為什么索引從 0 開始?”的解釋。其最重要的原因，也正是 0-based 索引最優(yōu)雅易懂。

讓我們來先看看切片的用法。可能最常見的用法，就是“取前 n 位元素”或“從第i 位索引起，取后 n 位元素”(前一種用法，實(shí)際上是 i == 起始位的特殊用法)。如果這兩種用法實(shí)現(xiàn)時(shí)可以不在表達(dá)式中出現(xiàn)難看的 +1 或 -1，那將會(huì)非常的優(yōu)雅。

使用 0-based 的索引方式、半開區(qū)間切片和缺省匹配區(qū)間的話（Python最終采用這種方式），上面兩種情形的切片語(yǔ)法就變得非常漂亮：a[:n] 和 a[i:i+n]，前者是 a[0:n] 的縮略寫法。

所以，我們能說 len(x) 擊敗 x.len() ，支撐它的是一種化繁為簡(jiǎn)、純粹卻深邃的設(shè)計(jì)思想。

面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言自發(fā)明時(shí)起，就想模擬我們生活于其中的現(xiàn)實(shí)世界?？墒鞘裁搭惏?、接口啊、對(duì)象啊、以及它們的方法啊，這些玩意的毒，有時(shí)候蒙蔽了我們?nèi)タ匆娛澜绫举|(zhì)的眼睛。

桌子類有桌子類的求長(zhǎng)度方法，椅子類有椅子類的求長(zhǎng)度方法，無窮無盡，可現(xiàn)實(shí)真是如此么？求長(zhǎng)度的方法就不能是一種獨(dú)立存在的對(duì)象么？它之所以存在，是因?yàn)橛小皩?duì)象”存在，而不是因?yàn)橛心硞€(gè)類才存在啊。

所以，我想說，len(x) 擊敗 x.len()，這還體現(xiàn)了?Python 對(duì)世界本質(zhì)的洞察?。

求某個(gè)對(duì)象的長(zhǎng)度，這種操作獨(dú)立于對(duì)象之外而存在，并不是該對(duì)象內(nèi)部所有的一種屬性或功能。從這個(gè)角度理解，我們能夠明白，為什么 Python 要設(shè)計(jì)出內(nèi)置函數(shù)？?內(nèi)置函數(shù)其實(shí)是對(duì)世界本質(zhì)的一種捕捉。

這些見微知著的發(fā)現(xiàn)，足夠使我們愛上這門語(yǔ)言了。人生苦短，我用 Python。

關(guān)聯(lián)閱讀：

Guido 解釋 len 的由來：http://suo.im/4ImAEo

Guido 解釋 0 索引的由來：http://suo.im/5cr12S