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1. Python 大统一理论
1.1. 对象 名字与绑定
python 中有一条不成文的定律,那就是*万物皆对象*!不光是大家熟悉的实例对象是对象,连类、模块、包这些,甚至包括基本的数值类型,都被一视同仁,当作对象看待。不再有值类型与引用类型的区别,也不再需要什么 boxing/unboxing 的操作。
为了方便说明,在 python 中我们换几个术语,我们把变量叫做*名字*,把变量与对象之间的关系叫做*绑定*(你也可以把它简单地理解为指针或引用)!名字与绑定这两个词语能够更准确得表达出 python 的特点,在这里,所谓变量就只是单纯的名字而已,它没有类型,也没有更多其他的意义。我们可以把名字绑定到任意的对象,也可以随时改变主意,把它绑定到另外的对象。
程序员总是通过名字对对象进行操纵。而没有名字的对象那肯定是内存泄露了,不过不用担心,Python 会自动回收掉那些没有名字的家伙
1.2. 名字空间
介绍完名字与对象的关系,我们要开始介绍 python 对名字的管理了,这就是所谓的*名字空间*。
python 程序中任何一个名字都存在于某一个名字空间之中。对于一个普通 python 函数来说,只存在着三层嵌套的名字空间,由里而外分别为局部名字空间、全局名字空间、内置名字空间。不过对于嵌套函数或是嵌套类来说,就不止三层了,每一层嵌套都是多一层名字空间。
内置函数 locals() 总是返回当前名字空间的内容,globals() 函数则返回全局名字空间的内容,如果你想看内置名字空间的内容,你可以试试这个: __builtins__.__dict__
1 >>> global_name = 1
2 >>> def foo():
3 ... local_name = 2
4 ... print '全局名字空间:'
5 ... print globals()
6 ... print '局部名字空间:'
7 ... print locals()
8 ...
9 >>> foo()
10 全局名字空间:
11 {'global_name': 1, 'foo': <function foo at 0x00B4C0B0>, ...}
12 局部名字空间:
13 {'local_name': 2}
14 >>> def foo():
15 ... foo_name = 2
16 ... def bar():
17 ... bar_name = 3
18 ... print 'bar名字空间:'
19 ... print locals()
20 ... print 'foo名字空间:'
21 ... print locals()
22 ... bar()
23 ...
24 >>> foo()
25 foo名字空间:
26 {'foo_name': 2, 'bar': <function bar at 0x00B4C130>}
27 bar名字空间:
28 {'bar_name': 3}
聪明的你也许已经从代码中看出来了,函数的定义建立了一个函数名与函数对象绑定。实际上绑定名字的办法不光只有普通的赋值,定义类、定义函数的时候也在发生着名字绑定,甚至 for、while、except 等这些流程控制语句中也都发生着名字绑定。
1 >>> class FooBar(object):
2 ... pass
3 ...
4 >>> def foo_bar():
5 ... pass
6 ...
7 >>> locals()
8 {'foo_bar': <function foo_bar at 0x00B4C0B0>, 'FooBar': class '__main__.FooBar'>, ... }
绑定一个名字的时候,默认总是绑定当前名字空间中的名字,如果名字不存在则创建新名字。不过你可以使用 global 关键字来显示指定该名字所在名字空间为全局名字空间。(TODO:Python3000 的 nonlocal)
不过当读取一个名字——即通过名字获取其绑定的对象——时,默认则总是从当前名字空间开始向外进行查找。当然你仍然可以使用 global 关键字来显式指明该名字存在于全局名字空间,这样可以免去查找的过程了。
1 >>> a = 'global'
2 >>> def foo():
3 ... a = 'foo' # 在 foo 名字空间中创建名字 a
4 ... def bar():
5 ... # 输出来自 foo 名字空间的名字 a
6 ... print a
7 ... bar()
8 ...
9 >>> foo()
10 foo
11 >>> def foo():
12 ... a = 'foo' # 在 foo 名字空间中创建名字 a
13 ... def bar():
14 ... global a # 显示指定名字 a 处于全局名字空间之中
15 ... # 输出来自全局名字空间的名字 a
16 ... print a
17 ... bar()
18 ...
19 >>> foo()
20 global
其实当我们把视野放大,把程序看作是一个个的模块,就会发现所谓全局名字空间其实并不是全局的,而只是模块级的,所以我们也常把它叫做模块级名字空间。内置名字空间才是真正是全局的名字空间。
1.3. 对象可变性
现在传值还是传引用这个经典问题不复存在了,但 c程序员却要发问了:
1 >>> a=1
2 >>> b=a
3 >>> a+=1
4 >>> a
5 2
6 >>> b
7 1
既然 a、b 两个名字绑定着同一个对象(整数1),那么当通过名字 a 修改(加1)了该对象之后,为何 b 所绑定的对象却还是 1 呢?
这就涉及到了 python 对象的两个派别:可变对象与不可变对象。不可变就是不可以修改的意思。对于任何修改不可变对象的意图,或者是抛出异常,或者就是返回一个新的对象。整数便是属于不可变对象这一派的。
1 >>> a=b=1
2 >>> a+=1
3 >>> id(a)==id(b)
4 False
由此可见,名字 a、b 所绑定的已不是同一个对象了。这一派的对象还包括:字符串(str)、元组(tuple) 等。
1 >>> a=b='hello'
2 >>> a[0]='a'
3 Traceback (most recent call last):
4 File "<stdin>", line 1, in ?
5 TypeError: object does not support item assignment
6 >>> a+='hello'
7 >>> id(a)==id(b)
8 False
1.4. 类型与对象
介绍完“万物皆对象”的理论,我们要引入第二条定律了,那就是“每一个对象都有类型”。
类型这个概念想必大家不会陌生,几乎所有的程序设计语言中都有类型这个概念,然而类型与类型是不同的,Python 独特的类型系统是其灵活性与强大力量的重要来源。
...
1.4.1. 所谓 Duck Typing
如果一个东西看起来像鸭子,走起来像鸭子,叫起来也像鸭子,那它就是个鸭子。