Python设计和历史常见问题

为什么CPython不使用更传统的垃圾回收方案？¶

首先，这不是C标准特性，因此不能移植。(是的，我们知道Boehm GC库。它包含了 大多数 常见平台（但不是所有平台）的汇编代码，尽管它基本上是透明的，但也不是完全透明的; 要让Python使用它，需要使用补丁。)

当Python嵌入到其他应用程序中时，传统的GC也成为一个问题。在独立的Python中，可以用GC库提供的版本替换标准的malloc()和free()，嵌入Python的应用程序可能希望用 它自己 替代malloc()和free()，而可能不需要Python的。现在，CPython可以正确地实现malloc()和free()。

CPython退出时为什么不释放所有内存？¶

当Python退出时，从全局命名空间或Python模块引用的对象并不总是被释放。 如果存在循环引用，则可能发生这种情况 C库分配的某些内存也是不可能释放的（例如像Purify这样的工具会抱怨这些内容）。 但是，Python在退出时清理内存并尝试销毁每个对象。

如果要强制 Python 在释放时删除某些内容，请使用 atexit 模块运行一个函数，强制删除这些内容。

为什么有单独的元组和列表数据类型？¶

虽然列表和元组在许多方面是相似的，但它们的使用方式通常是完全不同的。可以认为元组类似于Pascal记录或C结构；它们是相关数据的小集合，可以是不同类型的数据，可以作为一个组进行操作。例如，笛卡尔坐标适当地表示为两个或三个数字的元组。

另一方面，列表更像其他语言中的数组。它们倾向于持有不同数量的对象，所有对象都具有相同的类型，并且逐个操作。例如， os.listdir('.') 返回表示当前目录中的文件的字符串列表。如果向目录中添加了一两个文件，对此输出进行操作的函数通常不会中断。

元组是不可变的，这意味着一旦创建了元组，就不能用新值替换它的任何元素。列表是可变的，这意味着您始终可以更改列表的元素。只有不变元素可以用作字典的key，因此只能将元组和非列表用作key。

列表是如何在CPython中实现的？¶

CPython的列表实际上是可变长度的数组，而不是lisp风格的链表。该实现使用对其他对象的引用的连续数组，并在列表头结构中保留指向该数组和数组长度的指针。

这使得索引列表 a[i] 的操作成本与列表的大小或索引的值无关。

当添加或插入项时，将调整引用数组的大小。并采用了一些巧妙的方法来提高重复添加项的性能; 当数组必须增长时，会分配一些额外的空间，以便在接下来的几次中不需要实际调整大小。

字典是如何在CPython中实现的？¶

CPython的字典实现为可调整大小的哈希表。与B-树相比，这在大多数情况下为查找（目前最常见的操作）提供了更好的性能，并且实现更简单。

字典的工作方式是使用 hash() 内置函数计算字典中存储的每个键的hash代码。hash代码根据键和每个进程的种子而变化很大；例如，"Python" 的hash值为-539294296，而"python"(一个按位不同的字符串)的hash值为1142331976。然后，hash代码用于计算内部数组中将存储该值的位置。假设您存储的键都具有不同的hash值，这意味着字典需要恒定的时间 -- O(1)，用Big-O表示法 -- 来检索一个键。

为什么字典key必须是不可变的？¶

字典的哈希表实现使用从键值计算的哈希值来查找键。如果键是可变对象，则其值可能会发生变化，因此其哈希值也会发生变化。但是，由于无论谁更改键对象都无法判断它是否被用作字典键值，因此无法在字典中修改条目。然后，当你尝试在字典中查找相同的对象时，将无法找到它，因为其哈希值不同。如果你尝试查找旧值，也不会找到它，因为在该哈希表中找到的对象的值会有所不同。

如果你想要一个用列表索引的字典，只需先将列表转换为元组；用函数 tuple(L) 创建一个元组，其条目与列表 L 相同。 元组是不可变的，因此可以用作字典键。

已经提出的一些不可接受的解决方案：

• 哈希按其地址（对象ID）列出。这不起作用，因为如果你构造一个具有相同值的新列表，它将无法找到；例如:

  mydict={[1,2]:'12'}
  print(mydict[[1,2]])
  

  会引发一个 KeyError 异常，因为第二行中使用的 [1,2] 的 id 与第一行中的 id 不同。换句话说，应该使用 == 来比较字典键，而不是使用 is 。

• 使用列表作为键时进行复制。这没有用的，因为作为可变对象的列表可以包含对自身的引用，然后复制代码将进入无限循环。

• 允许列表作为键，但告诉用户不要修改它们。当你意外忘记或修改列表时，这将产生程序中的一类难以跟踪的错误。它还使一个重要的字典不变量无效： d.keys() 中的每个值都可用作字典的键。

• 将列表用作字典键后，应标记为其只读。问题是，它不仅仅是可以改变其值的顶级对象；你可以使用包含列表作为键的元组。将任何内容作为键关联到字典中都需要将从那里可到达的所有对象标记为只读 —— 并且自引用对象可能会导致无限循环。

如果需要，可以使用以下方法来解决这个问题，但使用它需要你自担风险：你可以将一个可变结构包装在一个类实例中，该实例同时具有 __eq__() 和 __hash__() 方法。然后，你必须确保驻留在字典（或其他基于 hash 的结构）中的所有此类包装器对象的哈希值在对象位于字典（或其他结构）中时保持固定。:

classListWrapper:
def__init__(self,the_list):
self.the_list=the_list
def__eq__(self,other):
returnself.the_list==other.the_list
def__hash__(self):
l=self.the_list
result=98767-len(l)*555
fori,elinenumerate(l):
try:
result=result+(hash(el)%9999999)*1001+i
exceptException:
result=(result%7777777)+i*333
returnresult

注意，哈希计算由于列表的某些成员可能不可用以及算术溢出的可能性而变得复杂。

此外，必须始终如此，如果 o1==o2 （即 o1.__eq__(o2)isTrue ）则 hash(o1)==hash(o2)``（即``o1.__hash__()==o2.__hash__() ），无论对象是否在字典中。 如果你不能满足这些限制，字典和其他基于 hash 的结构将会出错。

对于 ListWrapper ，只要包装器对象在字典中，包装列表就不能更改以避免异常。除非你准备好认真考虑需求以及不正确地满足这些需求的后果，否则不要这样做。请留意。

为什么 list.sort() 没有返回排序列表？¶

在性能很重要的情况下，仅仅为了排序而复制一份列表将是一种浪费。因此， list.sort() 对列表进行了适当的排序。为了提醒您这一事实，它不会返回已排序的列表。这样，当您需要排序的副本，但也需要保留未排序的版本时，就不会意外地覆盖列表。

如果要返回新列表，请使用内置 sorted() 函数。此函数从提供的可迭代列表中创建新列表，对其进行排序并返回。例如，下面是如何迭代遍历字典并按keys排序:

forkeyinsorted(mydict):
...# do whatever with mydict[key]...

classlabel(Exception):pass# declare a label
try:
...
ifcondition:raiselabel()# goto label
...
exceptlabel:# where to goto
pass
...

f=open("/mydir/file.txt")# works fine!

dir=r"\this\is\my\dos\dir""\\"
dir=r"\this\is\my\dos\dir\ "[:-1]
dir="\\this\\is\\my\\dos\\dir\\"

withobj:
a=1# equivalent to obj.a = 1
total=total+1# obj.total = obj.total + 1

deffoo(a):
witha:
print(x)

function(args).mydict[index][index].a=21
function(args).mydict[index][index].b=42
function(args).mydict[index][index].c=63

ref=function(args).mydict[index][index]
ref.a=21
ref.b=42
ref.c=63

ifa==b
print(a)

ifa==b:
print(a)

[1,2,3,]
('a','b','c',)
d={
"A":[1,5],
"B":[6,7],# last trailing comma is optional but good style
}

x=[
"fee",
"fie"
"foo",
"fum"
]