len(x) 擊敗 x.len()，從內置函數看 Python 的設計思想

內置函數是 Python 的一大特色，用極簡的語法實現很多常用的操作。

它們預先定義在內置命名空間中，開箱即用，所見即所得。Python 被公認是一種新手友好型的語言，這種說法能夠成立，內置函數在其中起到了極關鍵的作用。

舉個例子，求字符串 x 的長度，Python 的寫法是 len(x) ，而且這種寫法對列表、元組和字典等對象也同樣適用，只需要傳入對應的參數即可。len() 函數是共用的。

這是一種極簡哲學的體現：Simple is better than complex。

但是，有些語言并不是這樣，例如在 Java 中，字符串類有一個求長度的方法，其它類也有自己的求長度的方法，它們無法共用。每次使用時，通過類或實例來調用。

同樣是求字符串長度，Python 的寫法：

而在 Java 中，寫法可能如下（簡化起見）：

Python 采用的是一種前綴表達式?，而 Java 采用的則是后綴表達式?。

除了求長度，Python 的某些內置函數也能在 Java 中找到對應的表達。例如，數值型字符串 s 轉化為整型數字，Python 可以用int(s)函數，而 Java 可以用?Integer.parseInt(s)；整型數字轉化為字符串，Python 可以用str(i)，而 Java 也有String.valueOf(i)。

Python 的內置函數不與特定的類綁定，它們是一級對象。而 Java 的“函數”則無法脫離類而存在，它們只是附屬品。

從直觀角度來看，Python 的表達似乎是更優的。但是，它們并不具有可比性?，因為這是兩套語言系統，各有獨特的范疇背景，并不能輕易地化約。

就好比是，不能因為拉丁字母筆畫簡單，就說它優于漢字，因為在表意時，字母（表音文字）是遠遜于漢字（表意文字）的。同樣的，日本借用了漢字的偏旁部首而造出來的文字，雖然更省筆墨，但是也完全喪失了意蘊。

以此類比，Python 的內置函數雖有簡便之美，但卻丟失了某些表意功能。有些人在質疑/抨擊 Python 的時候，也喜歡拿這點說事，認為這是 Python 的設計缺陷。

這就引出本文最想討論的一個問題來：為什么 Python 要設計成 len(x) 這種前綴表達，而不是 x.len() 這樣的后綴表達呢？

事實上，后綴設計也是可行的，以 Python 中列表的兩個方法為例：

它們都是通過列表對象來調用，并不是憑空從內置命名空間中拿來的。語義表達得也很清楚，就是對 mylist 做排序和逆轉。

恰恰那么巧，它們還有兩個同父異母的兄弟 sorted() 與 reversed()，這倆是前綴表達型。

不同的寫法，都在做同一件事（不考慮它們的副作用）。因此，后綴語法并非不可行，之所以不用，那肯定是刻意的設計。

回到前面的問題：為什么是 len(x) ，而非 x.len(x)，這源于 Python 的什么設計思想呢？

Python 之父?Guido van Rossum?曾經解釋過這個問題（鏈接見文末），有兩個原因：

對于某些操作，前綴符比后綴更好讀——前綴（和中綴）表示法在數學中有著悠久的歷史，其視覺效果有助于數學家思考問題。我們可以簡單地把公式?x*(a + b)?重寫成x*a + x*b?，但同樣的事，以原生的面向對象的方式實現，就比較笨拙。

當讀到 len(x) 時，我就?知道?這是在求某對象的長度。它告訴我了兩點：返回值是一個整數，參數是某種容器。但當讀到 x.len() 時，我必須事先知道某種容器 x，它實現了一個接口，或者繼承了一個擁有標準 len() 方法的類。我們經常會目睹到這種混亂：一個類并沒有實現映射（mapping）接口，卻擁有 get() 或 keys() 方法，或者某些非文件對象，卻擁有一個 write() 方法。

解釋完這兩個原因之后，Guido 還總結成一句話說：“I see 'len' as a built-in?operation?”。這已經不僅是在說 len() 更可讀易懂了，而完全是在拔高 len() 的地位。

這就好比說，分數???中的橫線是數學中的一個“內置”表達式，并不需要再實現什么接口之類的，它自身已經表明了“某數除以某數?”的意思。不同類型的數（整數、浮點數、有理數、無理數…）共用同一個操作符，不必為每類數據實現一種求分數的操作。

優雅易懂是 Python 奉行的設計哲學?，len() 函數的前綴表達方式是最好的體現。我曾引述過 Guido 對“為什么索引從 0 開始?”的解釋。其最重要的原因，也正是 0-based 索引最優雅易懂。

讓我們來先看看切片的用法。可能最常見的用法，就是“取前 n 位元素”或“從第i 位索引起，取后 n 位元素”(前一種用法，實際上是 i == 起始位的特殊用法)。如果這兩種用法實現時可以不在表達式中出現難看的 +1 或 -1，那將會非常的優雅。

使用 0-based 的索引方式、半開區間切片和缺省匹配區間的話（Python最終采用這種方式），上面兩種情形的切片語法就變得非常漂亮：a[:n] 和 a[i:i+n]，前者是 a[0:n] 的縮略寫法。

所以，我們能說 len(x) 擊敗 x.len() ，支撐它的是一種化繁為簡、純粹卻深邃的設計思想。

面向對象的編程語言自發明時起，就想模擬我們生活于其中的現實世界。可是什么類啊、接口啊、對象啊、以及它們的方法啊，這些玩意的毒，有時候蒙蔽了我們去看見世界本質的眼睛。

桌子類有桌子類的求長度方法，椅子類有椅子類的求長度方法，無窮無盡，可現實真是如此么？求長度的方法就不能是一種獨立存在的對象么？它之所以存在，是因為有“對象”存在，而不是因為有某個類才存在啊。

所以，我想說，len(x) 擊敗 x.len()，這還體現了?Python 對世界本質的洞察?。

求某個對象的長度，這種操作獨立于對象之外而存在，并不是該對象內部所有的一種屬性或功能。從這個角度理解，我們能夠明白，為什么 Python 要設計出內置函數？?內置函數其實是對世界本質的一種捕捉。

這些見微知著的發現，足夠使我們愛上這門語言了。人生苦短，我用 Python。

關聯閱讀：

Guido 解釋 len 的由來：http://suo.im/4ImAEo

Guido 解釋 0 索引的由來：http://suo.im/5cr12S