substring不是可以識别的内置函數_25. None、True與False 的故事（解釋字面量、關鍵字與内置變量）...

本系列文章譯自Python之父 Guido van Rossum 的系列部落格“The History of Python”。這個部落格系列對我們了解Python及其演變很有幫助，經Guido同意，在這裡翻譯推薦給大家，希望大家喜歡，也請大家多多指教！

系列位址： http:// blog.kantli.com/theme/1

1. 緣起

最近，有人通過郵件向我提了一個有趣的問題：

關鍵字與字面量的差別何在？為什麼 Python 3 中的 True 和 False 是關鍵字，而不是字面量？我前段時間驚恐地發現，在 Python 2 中，我們可以給 True/False 指派。

于是我研究了下，發現在 PEP 285 中，True、False 與 None 一樣，都是常量（constants）。Python 2.4 之後，禁止使用者給 None 指派，但在 Python 3 之前，對 True/False 的指派一直是被允許的。

是有什麼特殊原因，讓 None 一開始就作為變量而不是字面量嗎？

2. 關鍵字 VS 字面量

先來回答第一個問題：關鍵字與字面量的差別。

在程式設計句法中，關鍵字也叫保留字，類似于這門語言中的識别器，或者從解析器的角度看，就像某種 token。

識别器由字母、數字及下劃線組成，但不能以數字開頭（這是 Python 中的定義，其它語言，如 C和 Java 的定義也類似）。

關于關鍵字，最重要的一點是，它們不可以用作變量名稱（方法名、類名等等）。大家比較熟悉的 Python 關鍵字包括 if、while、for、and、or 等等。

而字面量是一個常量的值的表示

，常見的字面量包括數字（如 42，3.14，1.6e-10 等）和字元串（如 “Hello, world”）。解析器可以識别字面量，但識别的具體規則一般會很複雜。比如在 Python 3 中，以下都是數字字面量：

123
           

而以下則不是：

. # 點
e10 # 識别器
0y12 # 字面量 0 加一個識别器 y12
0xffe+10 # 字面量 0xffe 加一個加号以及數字 10
           

注意，字面量并不是常量。我們經常在代碼中定義常量，如：

MAX_LEVELS = 15
           

這裡，15 是字面量，而 MAX_LEVEL 則是一個識别器，由于全部都是大寫字母，是以，使用者可能不會在代碼中改變其值，也就是說，可能是一個常量——不過，常量中使用大寫字母隻是慣例而已，Python 解析器并不會因為變量名由大寫字母組成就把它當做常量，也不強制所有常量都用大寫字母表示。

但反過來寫就會被解析器拒絕：

15 = MAX_LEVELS
           

因為指派操作符（=）的左邊必須是一個變量，而字面量不可以作為變量名。

（變量的準确定義非常複雜，有些看着像表達式的，其實也是變量，比如 d[k]，(a, b)，foo.bar 等等——不過 f()，() 或 42 就不是變量。在 del 語句中，也使用同樣的變量定義。）

3. 解析方式

接下來，我們看 None，True 和 False。

先來看 None，因為它在語言誕生之初就有了。（相對來說，True 和 False 是後期添加的，最初是在 Python 2.2.1 版本。）

None 是一個單例對象（即語言中隻有一個 None），表示值的缺失。

例如，假設 d 是一個字典，如果 d 中有鍵 k 的話，d.get(k) 會傳回 d[k] ，否則就傳回 None。

早期版本中，None 隻是 Python 的一個“内置名稱”，解析器并不知道什麼 None，正如它也不知道 int，float，str 等内置類型，或 KeyError 、 ZeroDivisionError 等内置異常。所有這些，對解析器而言都是識别器，在解析使用者代碼時，查找它們的過程與查找其它名稱的過程是一樣的（比如使用者自己定義的方法或變量）。

在以下代碼中，每一行都是同樣解析，産生一樣的解析樹（<name> = <name>）：

x = None
x = int
x = foobar
           

而下面的代碼則會産生另一種解析樹（<name> = <literal>）：

x = 42
x = 'hello'
           

因為解析器處理數字、字元串等字面量的方式與處理識别器的方式不同。

結合這個例子與之前 MAX_LEVEL 的例子，我們知道，如果左右互換，前面三行代碼是可以被解析器接受的（ = ），而後面兩行則不行（ = 不成立）。

4. 内置名稱 VS 關鍵字

這樣設計的結果是：如果你想惡心使用你代碼的人，可以給内置變量重新指派，比如：

int = float
def parse_string(s):
    return int(s)
print(parse_string('42')) # 将列印42.0
           

有些人可能會說：“這有什麼大不了的？正常程式員肯定不會這樣寫。”而另一些人則完全目瞪口呆：“怎麼可能有這種允許指派給内置名稱的傻逼語言？！”

這個問題比較微妙，與一緻性的保持和語言的發展曆史有關。

我相信，如果不查文檔，你肯定寫不出 Python 中的所有内置名稱（至少我做不到），而且我也相信，很多人并不認識每一個内置名稱。（想嘗試的話，可以用 dir(builtins) 指令）

就以比較奇怪的内置名稱 copyright、credits 與 license為例，由于它們的存在，Python 才能在每次打開互動視窗時發出問候語：

Python 3.4.0a4+ (default:0917f6c62c62, Oct 22 2013, 10:55:35)
[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 4.2 (clang-425.0.28)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> credits
Thanks to CWI, CNRI, BeOpen.com, Zope Corporation and a cast of thousands
for supporting Python development. See www.python.org for more information.
>>>
           

然而，是不是因為需要發出問候語，就禁止使用者使用 credits 作為變量或參數名稱呢？我覺得不然。顯然，不少使用者根本就沒有意識到這些隐晦内置名稱的存在，禁止他們使用這些詞就會變得很奇怪。而這個問題并沒有什麼明确的界限。比如說，很多人在函數或方法中使用 str 、 len 、compile 或 format 作為參數名稱。

另外，假如使用者在 Python 2.5 的代碼中使用 bytes 作為變量名稱，而在 Python 2.6 中，bytes 已經是一個内置函數名（實際上是 str 的化名），那麼，原來的代碼是不是必須修改呢？恐怕也不合理。（即便在 Python 3 中，bytes 成為一種基本資料類型之後，依然可以作為變量名。）

另一方面，使用者顯然不能把 if 或 try 作為變量名稱，因為它們是保留字（關鍵字），解析器處理的方式不一樣。而且使用者不管用不用得上，都必須記住這些保留字，才能避免使用它們。是以，我們得盡可能減少保留字的數量，每次增加關鍵字，核心開發者們都要斟酌猶豫很久。

事實上，很多新特性的提案，都因為需要引入新的關鍵字而被拒絕或調整了。當我們确定要添加一個新的關鍵字時，至少會提前一個版本發出 depreciation 警告。（另外，其實也有一個讓開發者提前使用新關鍵字的方法，比如“from future import with_statement”。）

内置名稱沒有這個問題，碰巧使用了内置名稱的代碼依然是可以正常運作的（隻要不在同一個函數中調用被重新指派的内置名稱）。添加内置名稱時，我們還是比較保守的，但至少不用擔心因為添加内置名稱導緻原有代碼無法運作。

這種設計的唯一（輕微）代價就是，有時候有些人會利用這個機制來搞一些惡作劇。而一個人要寫出爛代碼有一萬種方式，我不覺得這種設計是什麼嚴重的問題。

5. None、True、False成為關鍵字

讨論了這麼多内置名稱和關鍵字的差別後，再來看 None：為什麼我們最終還是把 None 作為保留字？

坦白說，可能主要出于社會因素考慮。None 不像其它内置名稱或異常，它在 Python 中的地位非常重要，事實上，我們不可能在使用 Python 的時候不用 None。是以，當大家發現 None 可以被指派時，不免會感到驚恐（正如提問者一樣）。同時，根據 Python 的名稱查找機制，查找 None 的速度是比較慢的，因為至少要查找兩個字典（查找内置變量字典前，至少會先查找全局變量字典）。

我們最終認為，把 None 作為關鍵字也沒什麼問題（實際代碼中，不會有人真的給它指派），而且可以讓一些代碼運作得稍微快一點，并避免可能存在的錯誤代碼。這個改動的唯一影響就是，需要修改一下解析器和官方文檔——是以，我們也沒什麼好猶豫的。

True 和 False 的情況有所不同。Python 中一開始并沒有這兩個内置名稱，很多人會在自己的代碼中定義對應的常量，比如 true/false，True/False 或 TRUE/FALSE。我不記得哪種方式更受歡迎了，但當我們引入 True 和 False 的時候，顯然不想影響大家之前所寫的代碼。（否則會使很多包無法相容新版本）

是以，我們其實不得不把 True 和 False 作為内置常量，而不是關鍵字引入。随着時間的推移，自己定義 True 和 False 的代碼越來越少，最終，随着 Python 3 的釋出，我們終于有機會對語言做一次清理，就把 True 和 False 也設為關鍵字了，正如 None 一樣。

6. 總結

如大家所見，如果了解當時的情況，這整個發展過程是完全符合邏輯的。:-) 抱歉，對這個問題的回複有點長了，我希望對大家有所啟發。

更新：我好像忘記回答 None/True/False 到底是字面量還是關鍵字了。我的答案是，它們既是字面量也是關鍵字。解析器是把它們當做關鍵字的，而在一般代碼中，它們是作為常量使用的，因而也是字面量。有些人可能會覺得，類似于 {‘foo’: 42} 的表達式也是字面量，個人認為，可能不應該叫字面量，否則 { ‘foo’: x+1} 是不是字面量呢？在文檔中，它們其實都被稱為“表達(displays)”。

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