从接触 Python 时起 ,我就感觉 Python 的元组解包(unpacking)挺有意思 ,十分简约功能强大 。

最不言而喻的事例便是多种赋值,即在一条句子中另外给好几个自变量赋值:

>>> x, y = 1, 2
>>> print(x, y)  # 結果:1 2

在此类中,赋值操作符“=”号的右边的2个数据会被存进到一个元组中 ,即变为 (1,2),随后再被解包,先后赋值给“= ”号左边的2个自变量 。

如果我们立即写x = 1,2  ,随后复印出 x,或是在“= ”号右边写出一个元组,就能确认到这一点:

>>> x = 1, 2
>>> print(x)     # 結果:(1, 2)
>>> x, y = (1, 2)
>>> print(x, y)  # 結果:1 2

一些blog或微信文章在详细介绍到这一特点时 ,一般会沿着举一个事例,即根据2个自变量,立即互换他们的值:

>>> x, y = 1, 2
>>> x, y = y, x
>>> print(x, y) # 結果:2 1

一般而言 ,互换2个自变量的实际操作必须引进第三个自变量。大道理非常简单,假如要互换2个水杯中所装的水,当然会必须第三个器皿做为转站。

殊不知 ,Python 的书写并不一定依靠中间变量 ,它的方式就跟前边的解包赋值一样 。正由于这一方式类似,很多人就误认为 Python 的自变量互换实际操作也是根据解包实际操作。

可是,客观事实是不是这般呢?

我检索了一番 ,发觉有些人尝试回应过这个问题,可是她们的回应基础不足全方位。(自然,有许多 是不正确的回答 ,也有大量人仅仅知其所以然,却从没想过要学有所用)

先把文中的回答放出来吧:Python 的互换自变量实际操作不彻底根据解包实际操作,有时是 ,有时并不是!

有木有感觉这一回答很奇妙呢?是否荒诞不经?!

究竟是怎么回事呢?先讨论一下题目中非常简单的2个自变量的状况,大家上dis 秘密武器看一下编译程序的字节码:

图中开过2个对话框,能够 便捷较为“a,b=b,a”与“a,b=1,2”的不一样:

  • “a,b=b,a ”实际操作:2个 LOAD_FAST 是以部分作用域中载入自变量的引入 ,并存进栈中,然后是最重要的 ROT_TWO 实际操作,它会互换2个自变量的引入值 ,随后2个 STORE_FAST 是将栈中的自变量载入部分作用域中 。
  • “a,b=1,2”实际操作:第一步 LOAD_CONST 把“=”号右边的2个数据做为元组放进栈中 ,第二步 UNPACK_SEQUENCE 是编码序列解包,然后把解包結果载入部分作用域的自变量上。

很显著,方式类似的二种书写事实上进行的实际操作并不相同。在互换自变量的实际操作中 ,并沒有装袋和解包的流程!

ROT_TWO 命令是 CPython 编译器完成的针对栈顶2个原素的便捷实际操作,更改他们偏向的引入目标 。

也有2个相近的命令是 ROT_THREE 和 ROT_FOUR,分别是便捷互换三和四个自变量(节选自:ceval.c 文档 ,全新的 3.9 支系):

预订义的栈顶实际操作以下:

查询官方网文本文档中针对这好多个命令的表述,在其中 ROT_FOUR 是 3.8 版本号刚加的:

  • ROT_TWO

    Swaps the two top-most stack items.

  • ROT_THREE

    Lifts second and third stack item one position up, moves top down to position three.

  • ROT_FOUR

    Lifts second, third and forth stack items one position up, moves top down to position four.
    New in version 3.8.

CPython 应该是认为这几类自变量的互换实际操作很普遍,因而才出示了专业的提升命令。如同 [-5,256] 这种小整数金额被事先放进了整数金额池中一样。

针对大量自变量的互换实际操作 ,事实上则会采用前边说的解包实际操作:

截屏中的 BUILD_TUPLE 命令会将给出总数的栈顶原素建立成元组,随后被 UNPACK_SEQUENCE 命令解包,再先后赋值 。

值得一提的是 ,这里往往比前边的“a,b=1,2 ”空出一个 build 实际操作,是由于每一个自变量的 LOAD_FAST 必须先独立入栈,没法立即被组成 LOAD_CONST 入栈。换句话说 ,“=”号右边有自变量时 ,不容易出現前原文中的 LOAD_CONST 一个元组的状况。

最终还有一个值得一提的关键点,那好多个命令是跟栈中原素的总数相关,而不是跟赋值句子中具体互换的自变量数相关 。看一个事例就懂了:

剖析到此 ,你应该搞清楚前原文中的结果是什么原因了吧?

大家略微小结一下:

  • Python 能在一条句子中完成多种赋值,它是运用了编码序列解包的特点
  • Python 能在一条句子中完成自变量互换,不需引进中间变量 ,在自变量数低于 4 个时(3.8 版本号起是低于 5 个),CPython 是运用了 ROT_* 命令来互换栈中的原素,当自变量数超过时 ,则是运用了编码序列解包的特点 。
  • 编码序列解包是 Python 的一大特点,可是在文中的事例中,CPython 编译器在小小实际操作中还出示了好多个提升的命令 ,这肯定会超过大部分人的认知能力

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