一个关于 += 的谜题

2022 年 2 月 28 日
本文字数：1706 字
阅读完需：约 6 分钟

今天在看书过程中发现了一个问题，还挺有意思的，分享给大家。

下面两个 Python 表达式会产生什么结果？

t = (1, 2, [3, 4])t[2] += [5, 6]

复制代码

给四个备选答案：

t 变成 (1, 2, [3, 4, 5, 6])。
因为 tuple 不支持对它的元素赋值，所以会抛出 TypeError 异常。
以上两个都不是。
以上两个都是对的。

当时看到这个问题，第一反应就是选 2。因为 tuple 是不可变对象，不支持对它的元素赋值，会报错。

但事实上，这道题的正解是 4。

在终端里验证一下：

Python 3.8.2 (default, Oct  2 2020, 10:45:42)[Clang 12.0.0 (clang-1200.0.32.27)] on darwinType "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.>>>>>> t = (1, 2, [3, 4])>>> t[2] += [5, 6]Traceback (most recent call last):  File "<stdin>", line 1, in <module>TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

复制代码

结果是没问题的，t 被修改了，但是也报错了。

还可以在 Python Tutor 上分析一下：

网站地址： https://pythontutor.com/

这个网站可以可视化分析 Python 的运行过程和原理。

执行第一个表达式：

执行第二个表达式：

为什么会这样呢？可以从两个方面来解释：

一、对象类型

Python 中的对象可以分成两类，可变对象和不可变对象，比如一些内置类型：

可变对象：list，set，dict。
不可变对象：int，float，bool，string，tuple。

举一个例子：

可变对象：

>>> a = [1, 2, 3]>>> id(a)2139167246856>>> b = a>>> id(b)2139167246856>>> a[1] = 4>>> a[1, 4, 3]>>> b[1, 4, 3]>>> id(a)2139167246856>>> id(b)2139167246856

复制代码

可以看到，改变 a 的同时 b 也跟着变，因为他们始终指向同一个地址。

不可变对象：

>>> a = (1, 2, 3)>>> id(a)2139167074776>>> b = a>>> a = (4, 5, 6)>>> a(4, 5, 6)>>> b(1, 2, 3)>>> id(a)2139167075928>>> id(b)2139167074776

复制代码

可以看到，a 的值改变后，它的地址也发生了变化，而 b 还是原来的地址，并且原地址中的内容也没有发生变化。

二、字节码

首先解释一下字节码是什么？

Python 执行程序时会把源码文件编译成字节码文件，存放在 __pycahe 目录内，文件用 .pyc 结尾。之后如果不再修改源码文件，运行时则直接使用 .pyc 文件编译成机器码，这样不但运行速度快，而且支持多个操作系统。

字节码，其实就是一种中间代码。

下面用 dis 模块来看一下表达式 s[a] += b 的执行过程：

>>> import dis>>> dis.dis('s[a] += b')  1           0 LOAD_NAME                0 (s)              2 LOAD_NAME                1 (a)              4 DUP_TOP_TWO              6 BINARY_SUBSCR              8 LOAD_NAME                2 (b)             10 INPLACE_ADD             12 ROT_THREE             14 STORE_SUBSCR             16 LOAD_CONST               0 (None)             18 RETURN_VALUE>>>

复制代码

通过分析字节码，可以看到其中的关键三步：

4 DUP_TOP_TWO：将 s[a] 存入 TOS（Top Of Stack）。
10 INPLACE_ADD：执行 TOS += b，带入到文章开头的表达式，就相当于向 t[2] 中添加元素，因为 t[2] 是 list，可变对象，所以这一操作没有问题。
14 STORE_SUBSCR：将结果保存回 s[a] = TOS，这相当于将结果重新赋值回 t，由于 t 是 tuple，不可变对象，所以报错。

虽然这个问题在平时开发中可能并不常见，但通过分析还是有不少知识点可以深挖的。

简单总结以下三点：

不要把可变对象放在元组里面。
增量赋值不是一个原子操作。我们刚才也看到了，它虽然抛出了异常，但还是完成了操作。
查看 Python 的字节码并不难，而且它对我们了解代码背后的运行机制很有帮助。

以上就是本文的全部内容，如果觉得还不错的话，欢迎点赞和转发，多谢

推荐阅读：

计算机经典书籍（含下载方式）
技术博客：硬核后端开发技术干货，内容包括 Python、Django、Docker、Go、Redis、ElasticSearch、Kafka、Linux 等。
Go 程序员： Go 学习路线图，包括基础专栏，进阶专栏，源码阅读，实战开发，面试刷题，必读书单等一系列资源。
面试题汇总：包括 Python、Go、Redis、MySQL、Kafka、数据结构、算法、编程、网络等各种常考题。