Python 3 初探，第 1 部分: Python 3 的新特性

Python 3 是 Guido van Rossum 功能强大的通用编程语言的最新版本。它虽然打破了与 2.x 版本的向后兼容性，但却清理了某些语法方面的问题。本文是系列文章中的第一篇，介绍了影响该语言及向后兼容性的各种变化，并且还提供了新特性的几个例子。

Python 版本 3，也被称为 Python 3000 或 Py3K（仿效 Microsoft® Windows® 2000 操作系统而命名的昵称）是 Guido van Rossum 通用编程语言的最新版本。虽然新版本对该核心语言做了很多改进，但还是打破了与 2.x 版本的向后兼容性。其他一些变化则是人们期待已久的，比如：

真正的除法 — 例如，1/2 返回的是 .5。

long

和

int

类型被统一为一种类型，删除了后缀 L。

True

、

False

和

None

现在都是关键字。

本文 — Python 3 系列文章中的第一篇 — 的内容涵盖了新的

print()

函数、

input()

、输入/输出（I/O）的变化、新的

bytes

数据类型、字符串和字符串格式化的变化以及内置的

dict

类型的变化。本文面向的是那些熟悉 Python 并对新版本的变化很感兴趣但又不想费力读完所有 Python Enhancement Proposal（PEP）的编程人员。（本文后面的 参考资料 部分提供了有关这些 PEP 的链接。）

新的 print() 函数

如今，您将需要让手指习惯于键入

print("hello")

，而不是原来的

print "hello"

，这是因为

print

现在是一个函数，不再是一个语句。我知道，这多少有点痛苦。我认识的每个 Python 程序员 — 一旦安装了版本 3 并得到 “语法不正确” 错误 — 都会郁闷地大叫。我知道这两个额外的符号十分讨厌；我也知道这将会破坏向后兼容性。但是这种改变还是有好处的。

让我们考虑这样的情况，即需要将标准输出（stdout）重定向到一个日志。如下的例子会打开文件 log.txt 以便进行追加并将对象指定给

fid

。之后，利用

print>>

将一个字符串重定向给文件

fid

：

>>>fid = open("log.txt", "a") >>>print>>fid, "log text"

 

另外一个例子是重定向给标准错误（sys.stderr）：

>>>print>>sys.stderr, "an error occurred"

 

上述两个例子都不错，但还有更好的解决方案。新的语法只要求给

print()

函数的关键字参数

file

传递一个值就可以了。比如：

>>>fid = open("log.txt", "a") >>>print("log.txt", file=fid)

 

这样的代码，语法更为清晰。另一个好处是通过向

sep

关键字参数传递一个字符串就能更改分割符（separator），通过向

end

关键字参数传递另外一个字符串就能更改结束字符串。要更改分割符，可以利用：

>>>print("Foo", "Bar", sep="%") >>>Foo%Bar

 

总地来说，新的语法为：

print([object, ...][, sep=' '][, end='endline_character_here'][, file=redirect_to_here])

 

其中，方括号（

[]

）内的代码是可选的。默认地，若只调用

print()

自身，结果会追加一个换行符（

/n

）。

 

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从 raw_input() 到 input()

在 Python 版本 2.x 中，

raw_input()

会从标准输入（sys.stdin）读取一个输入并返回一个字符串，且尾部的换行符从末尾移除。下面的这个例子使用

raw_input()

从命令提示符获取一个字符串，然后将值赋给

quest

。

>>>quest = raw_input("What is your quest? ") What is your quest? To seek the holy grail. >>>quest 'To seek the holy grail.'

 

与之不同，Python 2.x 中的

input()

函数需要的是一个有效的 Python 表达式，比如 3+5。

最初，曾有人建议将

input()

和

raw_input()

从 Python 内置的名称空间一并删除，因此就需要进行导入来获得输入能力。这从方法上就不对；因为，简单键入：

>>>quest = input("What is your quest?")

 

将会变为:

>>>import sys >>>print("What is your quest?") >>>quest = sys.stdin.readline()

 

对于一个简单输入而言，这太过繁琐，并且对于一个新手，这未免太难理解。往往需要向他们讲述模块 和导入 究竟是怎么回事、字符串输出以及句点操作符又是如何工作的（如此麻烦的话，与 Java™ 语言就没什么差别了）。所以，在 Python 3 内，将

raw_input()

重命名为

input()

，这样一来，无须导入也能从标准输入获得数据了。如果您需要保留版本 2.x 的

input()

功能，可以使用

eval(input())

，效果基本相同。

 

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有关 bytes 的简介

新的数据类型 bytes literal 及

bytes

对象的用途是存储二进制数据。此对象是 0 到 127 的不可修改的整数序列或纯粹的 ASCII 字符。实际上，它是版本 2.5 中

bytearray

对象的不可修改版本。一个 bytes literal 是一个前面冠以 b 的字符串 — 例如，b'byte literal'。对 bytes literal 的计算会生成一个新的

bytes

对象。可以用

bytes()

函数创建一个新的

bytes

对象。

bytes

对象的构造函数为：

bytes([initializer[, encoding]])

 

例如：

>>>b = (b'/xc3/x9f/x65/x74/x61') >>>print(b) b'/xc3/x83/xc2/x9feta'

 

会创建一个

bytes

对象，但这是多余的，因为通过赋值一个 byte literal 就完全可以创建

bytes

对象。（我只是想要说明这么做是可行的，但是我并不建议您这么做。）如果您想要使用 iso-8859-1 编码，可以尝试下面的做法：

>>>b = bytes('/xc3/x9f/x65/x74/x61', 'iso-8859-1') >>>print(b) b'/xc3/x83/xc2/x9feta'

 

如果初始化器（initializer）是一个字符串，那么就必须提供一种编码。如果初始化器是一个 bytes literal，则无须指定编码类型：请记住，bytes literal 并不是字符串。但是与字符串相似，可以连接多个字节：

>>>b'hello' b' world' b'hello world'

 

用

bytes()

方法代表二进制数据以及被编码的文本。要将

bytes

转变为

str

，

bytes

对象必须要进行解码（稍后会详细介绍）。二进制数据用

decode()

方法编码。例如：

>>>b'/xc3/x9f/x65/x74/x61'.decode() 'ßeta'

 

也可以从文件中直接读取二进制数据。请看以下的代码：

>>>data = open('dat.txt', 'rb').read() >>>print(data) # data is a string >>># content of data.txt printed out here

 

它的功能是打开文件以便在二进制模式内读取一个文件对象，并在整个文件内进行读取。

 

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字符串

Python 具有单一的字符串类型

str

，其功能类似于版本 2.x 的 unicode 类型。换言之，所有字符串都是 unicode 字符串。而且 — 对非拉丁文的文本用户也非常方便 — 非-ASCII 标识符现在也是允许的。例如：

>>>césar = ["author", "consultant"] >>>print(césar) ['author', 'consultant']

 

在 Python 之前的版本内，

repr()

方法会将 8-位字符串转变为 ASCII。例如：

>>>repr('é') "'//xc3//xa9'"

 

现在，它会返回一个 unicode 字符串：

>>>repr('é') "'é'"

 

正如我之前提到的，这个字符串是内置的字符串类型。

字符串对象和字节对象是不兼容的。如果想要得到字节的字符串表示，需要使用它的

decode()

方法。相反，如果想要从该字符串得到 bytes literal 表示，可以使用字符串对象的

encode()

方法。

 

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字符串格式化方面的变化

很多 Python 程序员都感觉用来格式化字符串的这个内置的

%

操作符太有限了，这是因为：

它是一个二进制的操作符，最多只能接受两个参数。

除了格式化字符串参数，所有其他的参数都必须用一个元组（tuple）或是一个字典（dictionary）进行挤压。

这种格式化多少有些不灵活，所以 Python 3 引入了一种新的进行字符串格式化的方式（版本 3 保留了

%

操作符和

string.Template

模块）。字符串对象现在均具有一个方法

format()

，此方法接受位置参数和关键字参数，二者均传递到 replacement 字段 。Replacement 字段在字符串内由花括号（

{}

）标示。replacement 字段内的元素被简单称为一个字段。以下是一个简单的例子：

>>>"I love {0}, {1}, and {2}".format("eggs", "bacon", "sausage") 'I love eggs, bacon, and sausage'

 

字段 {0}、{1} 和 {2} 通过位置参数

eggs

、

bacon

和

sausage

被传递给

format()

方法。如下的例子显示了如何使用

format()

通过关键字参数的传递来进行格式化：

>>>"I love {a}, {b}, and {c}".format(a="eggs", b="bacon", c="sausage") 'I love eggs, bacon, and sausage'

 

下面是另外一个综合了位置参数和关键字参数的例子：

>>>"I love {0}, {1}, and {param}".format("eggs", "bacon", param="sausage") 'I love eggs, bacon, and sausage'

 

请记住，在关键字参数之后放置非关键字参数是一种语法错误。要想转义花括号，只需使用双倍的花括号，如下所示：

>>>"{{0}}".format("can't see me") '{0}'

 

位置参数

can't see me

没有被输出，这是因为没有字段可以输出。请注意这不会产生错误。

新的

format()

内置函数可以格式化单个值。比如：

>>>print(format(10.0, "7.3g")) 10

 

换言之，g 代表的是 一般格式，它输出的是宽度固定的值。小数点前的第一个数值指定的是最小宽度，小数点后的数值指定的是精度。format specifier 的完整语法超出了本文的讨论范围，更多信息，可以参见本文的 参考资料 小节。

 

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内置 dict 类型的变化

3.0 内的另一个重大改变是字典内

dict.iterkeys()

、

dict.itervalues()

和

dict.iteritems()

方法的删除。取而代之的是

.keys()

、

.values()

和

.items()

，它们被进行了修补，可以返回轻量的、类似于集的容器对象，而不是键和值的列表。这样的好处是在不进行键和条目复制的情况下，就能在其上执行

set

操作。例如：

>>>d = {1:"dead", 2:"parrot"} >>>print(d.items()) <built-in method items of dict object at 0xb7c2468c>

 

注意：在 Python 内，集 是惟一元素的无序集合。

这里，我创建了具有两个键和值的一个字典，然后输出了

d.items()

的值，返回的是一个对象，而不是值的列表。可以像

set

对象那样测试某个元素的成员资格，比如：

>>>1 in d # test for membership True

 

如下是在

dict_values

对象的条目上进行迭代的例子：

>>>for values in d.items(): ... print(values) ... dead parrot

 

不过，如果您的确想要得到值的列表，可以对所返回的

dict

对象进行强制类型转换。比如：

>>>keys = list(d.keys()) >>>print(keys) [1,2]

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新的 I/O

元类 Wikipedia 对元类的定义是这样的，“一个元类 是这样一个类，其实例也是类。” 在本系列的第 2 部分我会对这个概念进行详细的介绍。

在深入研究 I/O 的新机制之前，很有必要先来看看抽象基类（ abstract base classes，ABC）。更深入的介绍将会在本系列的第 2 部分提供。

ABC 是一些无法被实例化的类。要使用 ABC，子类必须继承自此 ABC 并且还要覆盖其抽象方法。如果方法的前缀使用

@abstractmethod

修饰符（decorator），那么此方法就是一个抽象方法。新的 ABC 框架还提供了

@abstractproperty

修饰符以便定义抽象属性。可以通过导入标准库模块

abc

来访问这个新框架。清单 1 所示的是一个简单的例子。

清单 1. 一个简单的抽象基类

from abc import ABCMeta class SimpleAbstractClass(metaclass=ABCMeta): pass SimpleAbstractClass.register(list) assert isinstance([], SimpleAbstractClass)

 

register()

方法调用接受一个类作为其参数并会让此 ABC 成为所注册类的子类。这一点可以通过在最后一行上调用

assert

语句进行验证。清单 2 是使用修饰符的另外一个例子。

清单 2. 使用修饰符的一个抽象基类

from abc import ABCMeta, abstractmethod class abstract(metaclass=ABCMeta): @abstractmethod def absMeth(self): pass   class A(abstract): # must implement abstract method def absMeth(self): return 0

 

了解了 ABC 之后，我们就可以继续探究新的 I/O 系统了。之前的 Python 发布版都缺少一些重要但是出色的函数，比如用于类似于流的对象的

seek()

。 类似于流的对象 是一些具有

read()

和

write()

方法的类似于文件的对象 — 比如，socket 或文件。Python 3 具有很多针对类似于流的对象的 I/O 层 — 一个原始的 I/O 层、一个被缓冲的 I/O 层以及一个文本 I/O 层 — 每层均由其自身的 ABC 及实现定义。

打开一个流还是需要使用内置的

open(fileName)

函数，但是也可以调用

io.open(fileName))

。这么做会返回一个缓冲了的文本文件；

read()

和

readline()

会返回字符串（请注意，Python 3 内的所有字符串都是 unicode）。您也可以使用

open(fileName, 'b')

打开一个缓冲了的二进制文件。在这种情况下，

read()

会返回字节，但

readline()

则不能用。

此内置

open()

函数的构造函数是：

open(file,mode="r",buffering=None,encoding=None,errors=None,newline=None,closefd=True)

 

可能的模式有：

r

：读

w

：打开供写入

a

：打开供追加

b

：二进制模式

t

：文本模式

+

：打开一个磁盘文件供更新

U

：通用换行模式

默认的模式是

rt

，即打开供读取的文本模式。

buffering

关键字参数的期望值是以下三个整数中的一个以决定缓冲策略：

0

：关闭缓冲

1

：行缓冲

> 1

：完全缓冲（默认）

默认的编码方式独立于平台。关闭文件描述符或

closefd

可以是 True 或 False。如果是 False，此文件描述符会在文件关闭后保留。若文件名无法奏效的话，那么

closefd

必须设为 True。

open()

返回的对象取决于您所设置的模式。表 1 给出了返回类型。

表 1. 针对不同打开模式的返回类型

模式	返回对象
文本模式	TextIOWrapper
二进制	BufferedReader
写二进制	BufferedWriter
追加二进制	BufferedWriter
读/写模式	BufferedRandom

请注意：文本模式可以是

w

、

r

、

wt

、

rt

等。

清单 3 中所示的例子打开的是一个缓冲了的二进制流以供读取。

清单 3. 打开一个缓冲了的二进制流以供读取

>>>import io >>>f = io.open("hashlib.pyo", "rb") # open for reading in binary mode >>>f # f is a BufferedReader object <io.BufferedReader object at 0xb7c2534c> >>>f.close() # close stream

 

BufferedReader

对象可以访问很多有用的方法，比如

isatty

、

peek

、

raw

、

readinto

、

readline

、

readlines

、

seek

、

seekable

、

tell

、

writable

、

write

和

writelines

。要想查看完整列表，可以在

BufferedReader

对象上运行

dir()

。

 

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结束语

Python 社区是否会接??版本 3 还尚在人们的猜测之中。打破向后兼容性意味着将要为两种版本提供支持。一些项目开发人员可能不太想迁移其项目，即便是使用版本 2 到 3 的转化器。就我个人而言，我发现从 Python 版本 2 迁移到 3 其实不过是对几个事情的重新认识：它当然不会像从 Python 迁移到 Java 或 Perl 语言那样变化强烈。很多变化是早就在人们意料中的，比如对

dict

的实质更改。执行

print()

远比执行 Java 的

System.out.println()

容易得多，学习起来也相对容易，所以的确能带来一些好处。

我 猜想，blogosphere 内的一些帖子会让 Python 的支持者也会误认为其中的某些变更 — 例如对向后兼容性的打破 — 具有破坏性的影响。 Lambda 本来就是准备好要删除的，只不过一直没有这么做，仍保留了其原始的格式。有关保留项目的完整列表，请访问 Python 核心开发站点。如果您具备足够的探索精神愿意深入研究所有的 PEP，那么您一定能够从中获得更深入的信息。

本系列的下一期文章将会涵盖更高级的主题，比如元类语法、ABC、修饰符、integer literal 支持、基类型和异常。

原文URL:http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-python3-1/