len(x) 擊敗 x.len()，從內置函數看 Python 的設計思想

內置函數是 Python 的一大特點，用極簡的語法實現不少經常使用的操做。

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，這種說法可以成立，內置函數在其中起到了極關鍵的做用。

舉個例子，求字符串 x 的長度，Python 的寫法是 len(x) ，並且這種寫法對列表、元組和字典等對象也一樣適用，只須要傳入對應的參數便可。len() 函數是共用的。

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

可是，有些語言並非這樣，例如在 Java 中，字符串類有一個求長度的方法，其它類也有本身的求長度的方法，它們沒法共用。每次使用時，經過類或實例來調用。

一樣是求字符串長度，Python 的寫法：

saying = "Hello world!"
print(len(saying))

# 結果：12
複製代碼

而在 Java 中，寫法可能以下（簡化起見）：

String saying = "Hello world!";
System.out.println(saying.length());

// 結果：12
複製代碼

Python 採用的是一種前綴表達式 ，而 Java 採用的則是後綴表達式 。

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 轉化爲整型數字，Python 能夠用 int(s) 函數，而 Java 能夠用 Integer.parseInt(s) ；整型數字轉化爲字符串，Python 能夠用 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」則沒法脫離類而存在，它們只是附屬品。

從直觀角度來看，Python 的表達彷佛是更優的。可是，它們並不具備可比性 ，由於這是兩套語言系統，各有獨特的範疇背景，並不能輕易地化約。

就比如是，不能由於拉丁字母筆畫簡單，就說它優於漢字，由於在表意時，字母（表音文字）是遠遜於漢字（表意文字）的。一樣的，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，可是也徹底喪失了意蘊。

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，認爲這是 Python 的設計缺陷。

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

事實上，後綴設計也是可行的，以 Python 中列表的兩個方法爲例：

mylist = [2, 1, 3, 5, 4]

mylist.sort()
print(mylist)   # [1, 2, 3, 4, 5]

mylist.reverse()
print(mylist)   # [5, 4, 3, 2, 1]
複製代碼

它們都是經過列表對象來調用，並非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 作排序和逆轉。

偏偏那麼巧，它們還有兩個同父異母的兄弟 sorted() 與 reversed()，這倆是前綴表達型。

mylist = [2, 1, 3, 5, 4]

sort_list = sorted(mylist)
print(sort_list)   # [1, 2, 3, 4, 5]

reverse_list = reversed(mylist)
print(list(reverse_list))   # [4, 5, 3, 1, 2]
複製代碼

不一樣的寫法，都在作同一件事（不考慮它們的反作用）。所以，後綴語法並不是不可行，之因此不用，那確定是刻意的設計。

回到前面的問題：爲何是 len(x) ，而不是 x.len(x)，這根源於 Python 的什麼設計思想呢？

Python 之父 Guido van Rossum 曾經解釋過這個問題（連接見文末），有兩個緣由：

• 對於某些操做，前綴符比後綴更好讀——前綴（和中綴）表示法在數學中有着悠久的歷史，其視覺效果有助於數學家思考問題。咱們能夠簡單地把公式 x*(a + b) 重寫成 x*a + x*b ，但一樣的事，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。咱們常常會目擊到這種混亂：一個類並無實現映射（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。

解釋完這兩個緣由以後，Guido 還總結成一句話說：「I see 'len' as a built-in operation 」。這已經不只是在說 len() 更可讀易懂了，而徹底是在拔高 len() 的地位。

這就比如說，分數 ½ 中的橫線是數學中的一個「內置」表達式，並不須要再實現什麼接口之類的，它自身已經代表了「某數除以某數 」的意思。不一樣類型的數（整數、浮點數、有理數、無理數...）共用同一個操做符，沒必要爲每類數據實現一種求分數的操做。

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。我想起在《超強彙總：學習Python列表，只需這篇文章就夠了》這篇文章中，曾引述過 Guido 對「爲何索引從 0 開始 」的解釋。其最重要的緣由，也正是 0-based 索引最優雅易懂。

讓咱們來先看看切片的用法。可能最多見的用法，就是「取前 n 位元素」或「從第i 位索引發，取後 n 位元素」(前一種用法，其實是 i == 起始位的特殊用法)。若是這兩種用法實現時能夠不在表達式中出現難看的 +1 或 -1，那將會很是的優雅。

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最終採用這樣的方式），上面兩種情形的切片語法就變得很是漂亮：a[:n] 和 a[i:i+n]，前者是 a[0:n] 的縮略寫法。

因此，咱們能說 len(x) 擊敗 x.len() ，支撐它的是一種化繁爲簡、純粹卻深邃的設計思想。

面向對象的編程語言自發明時起，就想模擬咱們生活於其中的現實世界。但是什麼類啊、接口啊、對象啊、以及它們的方法啊，這些玩意的毒，有時候矇蔽了咱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，可現實真是如此麼？求長度的方法就不能是一種獨立存在的對象麼？它之因此存在，是由於有「對象」存在，而不是由於有某個類才存在啊。

因此，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，這種操做獨立於對象以外而存在，並非該對象內部全部的一種屬性或功能。從這個角度理解，咱們可以明白，爲何 Python 要設計出內置函數？ 內置函數實際上是對世界本質的一種捕捉。

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

關聯閱讀：

Guido 解釋 len 的由來：suo.im/4ImAEo

Guido 解釋 0 索引的由來：suo.im/5cr12S

本文原創並首發於公衆號【Python貓】，未經受權，請勿轉載。

原文地址：mp.weixin.qq.com/s/pKQT5wvya…

公衆號【Python貓】， 本號連載優質的系列文章，有喵星哲學貓系列、Python進階系列、好書推薦系列、技術寫做、優質英文推薦與翻譯等等，歡迎關注哦。後臺回覆「愛學習」，免費得到一份學習大禮包。