一個(gè)關(guān)于 += 的謎題

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今天在看書過程中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題，還挺有意思的，分享給大家。

下面兩個(gè) Python 表達(dá)式會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果？

t = (1, 2, [3, 4])
t[2] += [5, 6]

給四個(gè)備選答案：

1. t 變成 (1, 2, [3, 4, 5, 6])。
2. 因?yàn)?tuple 不支持對(duì)它的元素賦值，所以會(huì)拋出 TypeError 異常。
3. 以上兩個(gè)都不是。
4. 以上兩個(gè)都是對(duì)的。

當(dāng)時(shí)看到這個(gè)問題，第一反應(yīng)就是選 2。因?yàn)?tuple 是不可變對(duì)象，不支持對(duì)它的元素賦值，會(huì)報(bào)錯(cuò)。

但事實(shí)上，這道題的正解是 4。

在終端里驗(yàn)證一下：

Python 3.8.2 (default, Oct  2 2020, 10:45:42)
[Clang 12.0.0 (clang-1200.0.32.27)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>
>>> t = (1, 2, [3, 4])
>>> t[2] += [5, 6]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

結(jié)果是沒問題的，t 被修改了，但是也報(bào)錯(cuò)了。

還可以在 Python Tutor 上分析一下：

網(wǎng)站地址： https://pythontutor.com/

這個(gè)網(wǎng)站可以可視化分析 Python 的運(yùn)行過程和原理。

執(zhí)行第一個(gè)表達(dá)式：

執(zhí)行第二個(gè)表達(dá)式：

為什么會(huì)這樣呢？可以從兩個(gè)方面來解釋：

一、對(duì)象類型

Python 中的對(duì)象可以分成兩類，可變對(duì)象和不可變對(duì)象，比如一些內(nèi)置類型：

1. 可變對(duì)象：list，set，dict。
2. 不可變對(duì)象：int，float，bool，string，tuple。

舉一個(gè)例子：

可變對(duì)象：

>>> a = [1, 2, 3]
>>> id(a)

>>> b = a
>>> id(b)

>>> a[1] = 4
>>> a
[1, 4, 3]
>>> b
[1, 4, 3]
>>> id(a)

>>> id(b)

可以看到，改變 a 的同時(shí) b 也跟著變，因?yàn)樗麄兪冀K指向同一個(gè)地址。

不可變對(duì)象：

>>> a = (1, 2, 3)
>>> id(a)

>>> b = a
>>> a = (4, 5, 6)
>>> a
(4, 5, 6)
>>> b
(1, 2, 3)
>>> id(a)

>>> id(b)

可以看到，a 的值改變后，它的地址也發(fā)生了變化，而 b 還是原來的地址，并且原地址中的內(nèi)容也沒有發(fā)生變化。

二、字節(jié)碼

首先解釋一下字節(jié)碼是什么？

Python 執(zhí)行程序時(shí)會(huì)把源碼文件編譯成字節(jié)碼文件，存放在 __pycahe 目錄內(nèi)，文件用 .pyc 結(jié)尾。之后如果不再修改源碼文件，運(yùn)行時(shí)則直接使用 .pyc 文件編譯成機(jī)器碼，這樣不但運(yùn)行速度快，而且支持多個(gè)操作系統(tǒng)。

字節(jié)碼，其實(shí)就是一種中間代碼。

下面用 dis 模塊來看一下表達(dá)式 s[a] += b 的執(zhí)行過程：

>>> import dis
>>> dis.dis('s[a] += b')
  1           0 LOAD_NAME                0 (s)
              2 LOAD_NAME                1 (a)
              4 DUP_TOP_TWO
              6 BINARY_SUBSCR
              8 LOAD_NAME                2 (b)
             10 INPLACE_ADD
             12 ROT_THREE
             14 STORE_SUBSCR
             16 LOAD_CONST               0 (None)
             18 RETURN_VALUE
>>>

通過分析字節(jié)碼，可以看到其中的關(guān)鍵三步：

1. 4 DUP_TOP_TWO：將 s[a] 存入 TOS（Top Of Stack）。
2. 10 INPLACE_ADD：執(zhí)行 TOS += b，帶入到文章開頭的表達(dá)式，就相當(dāng)于向 t[2] 中添加元素，因?yàn)?t[2] 是 list，可變對(duì)象，所以這一操作沒有問題。
3. 14 STORE_SUBSCR：將結(jié)果保存回 s[a] = TOS，這相當(dāng)于將結(jié)果重新賦值回 t，由于 t 是 tuple，不可變對(duì)象，所以報(bào)錯(cuò)。

雖然這個(gè)問題在平時(shí)開發(fā)中可能并不常見，但通過分析還是有不少知識(shí)點(diǎn)可以深挖的。

簡(jiǎn)單總結(jié)以下三點(diǎn)：

1. 不要把可變對(duì)象放在元組里面。
2. 增量賦值不是一個(gè)原子操作。我們剛才也看到了，它雖然拋出了異常，但還是完成了操作。
3. 查看 Python 的字節(jié)碼并不難，而且它對(duì)我們了解代碼背后的運(yùn)行機(jī)制很有幫助。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，如果覺得還不錯(cuò)的話，歡迎點(diǎn)贊和轉(zhuǎn)發(fā)，多謝

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