Python中怎么支持任意的真值判斷

Python中怎么支持任意的真值判斷，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

Python 在涉及真值判斷(Truth Value Testing)時，語法很簡便。

比如，在判斷某個對象是否不為 None 時，或者判斷容器對象是否不為空時，并不需要顯示地寫出判斷條件，只需要在 if 或 while 關鍵字后面直接寫上該對象即可。

下圖以列表為例，if my_list 這個簡短的寫法可以表達出兩層意思：

如果需要作出相反的判斷，即“如果為 None 或為空”，只需要寫成if not my_list 即可。

與眾不同的真值判斷方式

通常而言，當一個值本身是布爾類型時，寫成"if xxx"(如果真)，在語義上就很好理解。如果 xxx 本身不是布爾類型時，寫成“if xxx”(如果某東西)，則在語義上并不好理解。

在 C/C++/Java 之類的靜態語言中，通常要先基于 xxx 作一個比較操作，比如“if (xxx == null)”，以此得到一個布爾類型的值的結果，然后再進行真值判斷。否則的話，若“if xxx”中有非布爾類型的值，則會報類型錯誤。

Python 這門動態語言在這種場景中表現出了一種靈活性，那么，我們的問題來了：為什么 Python 不需要先做一次比較操作，直接就能對任意對象作真值判斷呢?

先來看看文檔 中對真值判斷的描述：

簡單而言，Python 的任何對象都可以用在 if 或 while 或布爾操作(and、or、not)中，默認情況下認為它是 true，除非它有__bool__() 方法返回False 或者有__len__() 方法返回0 。

對于前面的例子，my_list 沒有__bool__() 方法，但是它有__len__() 方法，所以它是否為 true，取決于這個方法的返回值。

真值判斷的字節碼

接著，我們繼續刨根問底：Python 為什么可以支持如此寬泛的真值判斷呢?在執行if xxx 這樣的語句時，它到底在做些什么?

對于第一個問題，Python 有個內置的 bool() 類型，可以將任意對象轉化成布爾值。那么，這是否意味著 Python 在進行真值判斷時，會隱式地 調用 bool() 呢(即轉化成if bool(xxx))?(答案為否，下文有分析)

對于第二個問題，可以先用dis 模塊來查看下：

POP_JUMP_IF_FALSE指令對應的是 if 語句那行，它的含義是：

If TOS is false, sets the bytecode counter to target. TOS is popped.

如果棧頂元素為 false，則跳轉到目標位置。

這里只有跳轉動作的描述，仍看不到一個普通對象是如何變成布爾對象的。

Python 在解釋器中到底是如何實現真值判斷的呢?

真值判斷的源碼實現

在微信群友 Jo 的幫助下，我找到了 CPython 的源碼(文件：ceval.c、object.c)：

可以看出，對于布爾類型的對象(即 Py_True 和 Py_False)，代碼會進入到快速處理的分支;而對于其它對象，則會用 PyObject_IsTrue() 計算出一個 int 類型的值。

PyObject_IsTrue() 函數在計算過程中，依次會獲取 nb_bool、mp_length 和 sq_length 的值，對應的應該就是 __bool__() 和 __len__() 這兩個魔術方法的返回值。

這個過程就是前文中所引用的官方文檔的描述，正是我們想要找的答案!

另外，對于內置的 bool()，它的核心實現邏輯正是上面的 PyObject_IsTrue() 函數，源碼如下(boolobject.c)：

所以，Python 在對普通對象作真值判斷時，并沒有隱式地調用 bool()，相反它調用了一個獨立的函數(PyObject_IsTrue())，而這個函數又被 bool() 所使用。

也就是說，bool() 與 if/while 語句對普通對象的真值判斷，事實上是基本相同的處理邏輯。 知道了原理，就會明白if bool(xxx) 這種寫法是多此一舉的了(我曾見到過)。

至此，我們已經回答了前文中提出的問題。

驗證真值判斷的過程

接下來，有 3 個測試例子，可以作進一步的驗證：

你可以暫停而思考下：bool(Test1) 與 bool(Test1()) 各是什么結果?然后依次判斷剩下的兩個類，結果又會是什么?

揭曉答案：

bool(Test1)    # True bool(Test2)    # True bool(Test3)    # True  bool(Test1())  # True bool(Test2())  # False bool(Test3())  # True

原因如下：

• 類對象沒被實例化時，bool() 不會調用它的 __bool__() 或 __len__() 這兩個魔術方法

• 類對象被實例化后，若同時存在 __bool__() 或 __len__() 魔術方法，則 bool() 會先調用 __bool__() 方法(PS：這個方法要求返回值必須為 bool 類型，因此只要有它，就必然不需要再用__len__() 方法來判斷真假)

數字類型如何作真值判斷?

除了這 3 個例子，還有一種情況值得驗證，那就是對于數字類型，它們是怎么做真值判斷的呢?

我們可以驗證一下數字類型是否擁有那兩個魔術方法：

hasattr(2020, "__bool__") hasattr(2020, "__len__")

不難驗證出，數字擁有的是 __bool__() 魔術方法，并沒有__len__() 魔術方法，而且所有類型的數字其實被分成了兩類：

• __bool__() 返回 False：所有表示 0 的數字，例如0, 0.0, 0j, Decimal(0), Fraction(0, 1)

• __bool__() 返回 True：所有其它非 0 的數字

文章小結

Python 中if xxx 這種簡便的寫法，雖然是正規的真值判斷語法，并它但并不符合常規的語義。在 C/C++/Java 之類的語言中，要么 xxx 本身是布爾類型的值，要么是一種可返回布爾類型值的操作，但是在 Python 中，這個“xxx”竟然還可以是任意的 Python 對象!

本文通過對文檔、字節碼和 CPython 解釋器的源碼逐步分析，發現了 Python 的真值判斷過程并不簡單，可以提煉出以下的幾個要點：

• if/while 是隱性的布爾操作符： 它們除了有“判斷”真假的作用，還具有隱式地將普通對象計算出布爾結果的功能。實際的操作是解釋器根據“POP_JUMP_IF_FALSE”指令來完成的，其核心邏輯跟內置的 bool() 是共用了一個底層方法

• 真值判斷過程依賴兩個魔術方法： 除非被判斷對象有__bool__() 方法返回False 或者有__len__() 方法返回0 ，否則布爾操作的結果都是 True。兩個魔術方法總是會先計算__bool__()

• 數字類型也可做真值判斷： 數字有__bool__() 魔術方法，但沒有__len__() 魔術方法，除了表示 0 的數字為 False，其它數字都為 True

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