• 序列增量赋值的一个谜题: +=


    读完下面的代码,然后回答这个问题:示例 2-14 中的两个表达式到底

    会产生什么结果? 5回答之前不要用控制台去运行这两个式子。

    感谢 Leonardo Rochael 在 2013 年的 Python 巴西会议上提到这个谜题。

    示例 2-14 一个谜题 +=

    >>> t = (1, 2, [30, 40])
    >>> t[2] += [50, 60]
    到底会发生下面 4 种情况中的哪一种?
    a. t 变成 (1, 2, [30, 40, 50, 60])。
    b. 因为 tuple 不支持对它的元素赋值,所以会抛出 TypeError 异
    常。
    c. 以上两个都不是。
    d. a 和 b 都是对的。
    我刚看到这个问题的时候,异常确定地选择了 b,但其实答案是 d,也
    就是说 a 和 b 都是对的!示例 2-15 是运行这段代码得到的结果,用的
    Python 版本是 3.4,但是在 2.7 中结果也一样。6 6有读者提出,如果写成 t[2].extend([50, 60]) 就能避免这个异常。确实是这样,但这
    个例子是为了展示这种奇怪的现象而专门写的。
    示例 2-15 没人料到的结果:t[2] 被改动了,但是也有异常抛出
    >>> t = (1, 2, [30, 40])
    >>> t[2] += [50, 60]
    Traceback (most recent call last):
     File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
    >>> t
    (1, 2, [30, 40, 50, 60])
    84
    

    Python Tutor(http://www.pythontutor.com)是一个对 Python 运行原理进行
    可视化分析的工具。图 2-3 里是两张截图,分别代表示例 2-15 中 t 的
    初始和最终状态。
    图 2-3:元组赋值之谜的初始和最终状态(图表由 Python Tutor 网站
    生成)
    image
    image
    下面来看看示例 2-16 中 Python 为表达式 s[a] += b 生成的字节码,
    可能这个现象背后的原因会变得清晰起来。
    示例 2-16 s[a] = b 背后的字节码

    >>> dis.dis('s[a] += b')
     1 0 LOAD_NAME 0(s)
     3 LOAD_NAME 1(a)
     6 DUP_TOP_TWO
     7 BINARY_SUBSCR ➊
     8 LOAD_NAME 2(b)
     11 INPLACE_ADD ➋
     12 ROT_THREE
     13 STORE_SUBSCR ➌
     14 LOAD_CONST 0(None)
     17 RETURN_VALUE
    

    ➊ 将 s[a] 的值存入 TOS(Top Of Stack,栈的顶端)。
    ➋ 计算 TOS += b。这一步能够完成,是因为 TOS 指向的是一个可变
    对象(也就是示例 2-15 里的列表)。
    ➌ s[a] = TOS 赋值。这一步失败,是因为 s 是不可变的元组(示例
    2-15 中的元组 t)。
    这其实是个非常罕见的边界情况

    至此我得到了 3 个教训。

    • 不要把可变对象放在元组里面。
    • 增量赋值不是一个原子操作。我们刚才也看到了,它虽然抛出了异
      常,但还是完成了操作。
    • 查看 Python 的字节码并不难,而且它对我们了解代码背后的运行机
      制很有帮助。

    序列的增量赋值

    增量赋值运算符 +=*= 的表现取决于它们的第一个操作对象.
    +=背后的特殊方法是__iadd__.但是如果一个类没有实现这个方法的话,Python会退一步调用__add__.
    考虑下面简单的表达式
    a+=b
    如果a实现了__iadd__方法(可变序列 list、btypearray 会就地修改,就像调用a.extend(a) ),就会调用这个方法. 如果a没有实现__iadd__的话, a+=b这个表达式的效果就跟 a=a+b一样:首先a+b,得到一个新的对象,然后赋值给a.

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