python内置函數len_len(x) 擊敗 x.len()，從内置函數看 Python 的設計思想

内置函數是 Python 的一大特色，用極簡的文法實作很多常用的操作。

它們預先定義在内置命名空間中，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，内置函數在其中起到了極關鍵的作用。

舉個例子，求字元串 x 的長度，Python 的寫法是 len(x) ，而且這種寫法對清單、元組和字典等對象也同樣适用，隻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展現：Simple is better than complex。

但是，有些語言并不是這樣，例如在 Java 中，字元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，通過類或執行個體來調用。

同樣是求字元串長度，Python 的寫法：

saying = "Hello world!"

print(len(saying))

# 結果：12

而在 Java 中，寫法可能如下（簡化起見）：

String saying = "Hello world!";

System.out.println(saying.length());

// 結果：12

Python 采用的是一種字首表達式 ，而 Java 采用的則是字尾表達式 。

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

Python 的内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，它們隻是附屬品。

從直覺角度來看，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，各有獨特的範疇背景，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 的内置函數雖有簡便之美，但卻丢失了某些表意功能。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。

這就引出本文最想讨論的一個問題來：為什麼 Python 要設計成 len(x) 這種字首表達，而不是 x.len() 這樣的字尾表達呢？

事實上，字尾設計也是可行的，以 Python 中清單的兩個方法為例：

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

mylist.sort()

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

mylist.reverse()

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

它們都是通過清單對象來調用，并不是憑空從内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。

恰恰那麼巧，它們還有兩個同父異母的兄弟 sorted() 與 reversed()，這倆是字首表達型。

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]

不同的寫法，都在做同一件事（不考慮它們的副作用）。是以，字尾文法并非不可行，之是以不用，那肯定是刻意的設計。

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

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

對于某些操作，字首符比字尾更好讀——字首（和中綴）表示法在數學中有着悠久的曆史，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 `xa + x*b ，但同樣的事，以原生的面向對象的方式實作，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：傳回值是一個整數，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，它實作了一個接口，或者繼承了一個擁有标準 len() 方法的類。我們經常會目睹到這種混亂：一個類并沒有實作映射（mapping）接口，卻擁有 get() 或 keys() 方法，或者某些非檔案對象，卻擁有一個 write() 方法。

解釋完這兩個原因之後，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 ½ 中的橫線是數學中的一個“内置”表達式，并不需要再實作什麼接口之類的，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，不必為每類資料實作一種求分數的操作。

優雅易懂是 Python 奉行的設計哲學 ，len() 函數的字首表達方式是最好的展現。我想起在《超強彙總：學習Python清單，隻需這篇文章就夠了》這篇文章中，曾引述過 Guido 對“為什麼索引從 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，取後 n 位元素”(前一種用法，實際上是 i == 起始位的特殊用法)。如果這兩種用法實作時可以不在表達式中出現難看的 +1 或 -1，那将會非常的優雅。

使用 0-based 的索引方式、半開區間切片和預設比對區間的話（Python最終采用這樣的方式），上面兩種情形的切片文法就變得非常漂亮：a[:n] 和 a[i:i+n]，前者是 a[0:n] 的縮略寫法。

是以，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。

面向對象的程式設計語言自發明時起，就想模拟我們生活于其中的現實世界。可是什麼類啊、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，可現實真是如此麼？求長度的方法就不能是一種獨立存在的對象麼？它之是以存在，是因為有“對象”存在，而不是因為有某個類才存在啊。

是以，我想說，len(x) 擊敗 x.len()，這還展現了 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，并不是該對象内部所有的一種屬性或功能。從這個角度了解，我們能夠明白，為什麼 Python 要設計出内置函數？ 内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

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