Python中算術(shù)賦值-=操作是怎么實(shí)現(xiàn)的

這篇文章主要講解了“Python中算術(shù)賦值-=操作是怎么實(shí)現(xiàn)的”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“Python中算術(shù)賦值-=操作是怎么實(shí)現(xiàn)的”吧！

介紹

Python 有一種叫做增強(qiáng)算術(shù)賦值(augmented arithmetic  assignment)的東西?？赡苣悴皇煜み@個(gè)叫法，其實(shí)就是在做數(shù)學(xué)運(yùn)算的同時(shí)進(jìn)行賦值，例如 a -= b 就是減法的增強(qiáng)算術(shù)賦值。

增強(qiáng)賦值是在 Python 2.0 版本中 加入進(jìn)來(lái)的。

剖析 -=

因?yàn)?Python 不允許覆蓋式賦值，所以相比其它有特殊/魔術(shù)方法的操作，它實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)賦值的方式可能跟你想象的不完全一樣。

首先，要知道a -= b在語(yǔ)義上與 a = a-b 相同。但也要意識(shí)到，如果你預(yù)先知道要將一個(gè)對(duì)象賦給一個(gè)變量名，相比a - b  的盲操作，就可能會(huì)更高效。

例如，最起碼的好處是可以避免創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象：如果可以就地修改一個(gè)對(duì)象，那么返回 self，就比重新構(gòu)造一個(gè)新對(duì)象要高效。

因此，Python 提供了一個(gè)__isub__() 方法。如果它被定義在賦值操作的左側(cè)(通常稱為 lvalue)，則會(huì)調(diào)用右側(cè)的值(通常稱為 rvalue  )。所以對(duì)于a -= b ，就會(huì)嘗試去調(diào)用 a.__isub__(b)。

如果調(diào)用的結(jié)果是 NotImplemented，或者根本不存在結(jié)果，那么 Python 會(huì)退回到常規(guī)的二元算術(shù)運(yùn)算：a -  b。(譯注：作者關(guān)于二元運(yùn)算的文章，譯文在此)

最終無(wú)論用了哪種方法，返回值都會(huì)被賦值給 a。

下面是簡(jiǎn)單的偽代碼，a -= b 被分解成：

# 實(shí)現(xiàn) a -= b 的偽代碼 if hasattr(a, "__isub__"):     _value = a.__isub__(b)     if _value is not NotImplemented:         a = _value     else:         a = a - b     del _value  else:      a = a - b

歸納這些方法

由于我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了二元算術(shù)運(yùn)算，因此歸納增強(qiáng)算術(shù)運(yùn)算并不太復(fù)雜。

通過傳入二元算術(shù)運(yùn)算函數(shù)，并做一些自省(以及處理可能發(fā)生的 TypeError)，它可以被漂亮地歸納成：

def _create_binary_inplace_op(binary_op: _BinaryOp) -> Callable[[Any, Any], Any]:      binary_operation_name = binary_op.__name__[2:-2]     method_name = f"__i{binary_operation_name}__"     operator = f"{binary_op._operator}="      def binary_inplace_op(lvalue: Any, rvalue: Any, /) -> Any:         lvalue_type = type(lvalue)         try:             method = debuiltins._mro_getattr(lvalue_type, method_name)         except AttributeError:             pass         else:             value = method(lvalue, rvalue)             if value is not NotImplemented:                 return value         try:             return binary_op(lvalue, rvalue)         except TypeError as exc:             # If the TypeError is due to the binary arithmetic operator, suppress             # it so we can raise the appropriate one for the agumented assignment.             if exc._binary_op != binary_op._operator:                 raise         raise TypeError(             f"unsupported operand type(s) for {operator}: {lvalue_type!r} and {type(rvalue)!r}"         )      binary_inplace_op.__name__ = binary_inplace_op.__qualname__ = method_name     binary_inplace_op.__doc__ = (         f"""Implement the augmented arithmetic assignment `a {operator} b`."""     )     return binary_inplace_op

這使得定義的 -= 支持 _create_binary_inplace_op(__ sub__)，且可以推斷出其它內(nèi)容：函數(shù)名、調(diào)用什么 __i*__  函數(shù)，以及當(dāng)二元算術(shù)運(yùn)算出問題時(shí)，該調(diào)用哪個(gè)可調(diào)用對(duì)象。

我發(fā)現(xiàn)幾乎沒有人使用**=

在寫本文的代碼時(shí)，我碰上了 **= 的一個(gè)奇怪的測(cè)試錯(cuò)誤。在所有確保 __pow__ 會(huì)被適當(dāng)?shù)卣{(diào)用的測(cè)試中，有個(gè)測(cè)試用例對(duì)于  Python 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的operator 模塊卻是失敗。

我的代碼通常沒問題，如果代碼與 CPython 的代碼之間存在差異，通常會(huì)意味著是我哪里出錯(cuò)了。

但是，無(wú)論我多么仔細(xì)地排查代碼，我都無(wú)法定位出為什么我的測(cè)試會(huì)通過，而標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)則失敗。

我決定深入地了解 CPython 內(nèi)部發(fā)生了什么。從反匯編字節(jié)碼開始：

>>> def test(): a **= b ...  >>> import dis >>> dis.dis(test)   1           0 LOAD_FAST                0 (a)               2 LOAD_GLOBAL              0 (b)               4 INPLACE_POWER               6 STORE_FAST               0 (a)               8 LOAD_CONST               0 (None)              10 RETURN_VALUE

通過它，我找到了在 eval 循環(huán)中的INPLACE_POWER：

case TARGET(INPLACE_POWER): {        PyObject *exp = POP();        PyObject *base = TOP();        PyObject *res = PyNumber_InPlacePower(base, exp, Py_None);        Py_DECREF(base);        Py_DECREF(exp);        SET_TOP(res);        if (res == NULL)            goto error;        DISPATCH();    }

出處：https://github.com/python/cpython/blob/v3.8.3/Python/ceval.c#L1677

然后找到PyNumber_InPlacePower()：

PyObject * PyNumber_InPlacePower(PyObject *v, PyObject *w, PyObject *z) {     if (v->ob_type->tp_as_number &&         v->ob_type->tp_as_number->nb_inplace_power != NULL) {         return ternary_op(v, w, z, NB_SLOT(nb_inplace_power), "**=");     }     else {         return ternary_op(v, w, z, NB_SLOT(nb_power), "**=");     } }

松了口氣~代碼顯示如果定義了__ipow__，則會(huì)調(diào)用它，但是只在沒有__ipow__ 時(shí)，才會(huì)調(diào)用__pow__。

然而，正確的做法應(yīng)該是：如果調(diào)用__ipow__ 時(shí)出問題，返回了 NotImplemented 或者根本不存在返回，那么就應(yīng)該調(diào)用 __pow__  和__rpow__。

換句話說(shuō)，當(dāng)存在__ipow__時(shí)，以上代碼會(huì)意外地跳過 a**b 的后備語(yǔ)義!

實(shí)際上，大約11個(gè)月前，這個(gè)問題被部分地發(fā)現(xiàn)，并提交了 bug。我修復(fù)了該問題，并在 python-dev 上作了說(shuō)明。

截至目前，這似乎會(huì)在 Python 3.10 中修復(fù)，我們還需要在 3.8 和 3.9 的文檔中添加關(guān)于 **= 有 bug  的通知(該問題可能很早就有了，但較舊的 Python 版本已處于僅安全維護(hù)模式，因此文檔不會(huì)變更)。

修復(fù)的代碼很可能不會(huì)被移植，因?yàn)樗钦Z(yǔ)義上的變化，并且很難判斷是否有人意外地依賴了有問題的語(yǔ)義。但是這個(gè)問題花了很長(zhǎng)時(shí)間才被注意到，這就表明 **=  的使用并不廣泛，否則問題早就被發(fā)現(xiàn)了。

感謝各位的閱讀，以上就是“Python中算術(shù)賦值-=操作是怎么實(shí)現(xiàn)的”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)Python中算術(shù)賦值-=操作是怎么實(shí)現(xiàn)的這一問題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！