Python 为什么没有 void 关键字?

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发布于: 2020 年 09 月 05 日
Python 为什么没有 void 关键字?



void 是编程语言中最常见的关键字之一,从字面上理解,它是“空的、空集、空白”的意思,最常用于 表示函数的一种返回值类型。



维基百科上有一个定义:



The void type, in several programming languages derived from C and Algol68, is the type for the result of a function that returns normally, but does not provide a result value to its caller.

在 C、Algol68 及它们所派生的几种编程语言中,void 类型是函数正常返回的一种类型,但是不会给调用者返回一个值。



简单来说,void 是一种类型(type),但是没有具体的值(value)。



这到底是什么意思呢?



以 Python 的几种常见类型为例,我们可以从对比中看出规律:int 是一种表示整数的类型,它有无限个可能的整数值;bool 是一种布尔类型,它有两个可能的值(True 和 False);NoneType 是一种表示 None 的类型,它只有一个值(None)。



至于 void,它是一种更为抽象的特殊类型,但是不包含任何值。



介绍完概念上的含义,我们就可以进入正题了。标题中的问题可以进一步分解成两个:



  • 其它语言为什么要使用 void 关键字?

  • Python 为什么不设计出 void 关键字?



对于第一个问题,我们以 C/C++ 为例,先看看 void 的两种使用场景(PS:此处只考虑函数的用法,不考虑指针的用法,因为 Python 没有指针):





当 void 用在函数的参数位置时,它表示该函数不需要传参。



最初 C 语言的f() 表示参数数量不确定,为了另外表达“不需要参数”的语义,所以引入f(void) 作为限定。后来的语言(包括 Python)基本不在参数中使用 void,而是直接用f() 表示不需传参。C++ 为了兼容 C,所以才同时支持这两种语法。



当 void 用在函数前作修饰时,它表示该函数没有返回值。



在 C 语言中,若不声明返回类型,则f() 函数在编译后会返回整型的值。为了避免混乱,当不需要返回值时,就使用void f() 来作限定。



同时,更主要的是,它还起到了占位符的作用,表明一个函数的类型是已知的,这对代码可读性和编译都有所帮助。



void 作为函数的空返回值类型,这种用法在 C++/Java 中也被继承了。另外,在 Javascript 中也有 void 的身影,只不过它成了一种操作符,起到了完全不同的作用,此处不表。



但是,Python 从头到尾都没有 void 关键字。



为什么会这样?难道是因为在 Python 中不存在其它语言所面对的问题么?还是说,Python 中有自己的一套解决方案?



仍以跟函数相关的两种用法为例作分析吧。



在表示函数不需传参时,f(void) 这种写法根本就是多余的,所以 Python 使用了最简单明了的无参式写法f()



至于返回值类型的用法,在我们定义出一个函数时,例如最简单的def func():pass ,为了让它的调用结果func() 是一个合法的对象,那它必须具有一个有效的类型(type)。



这应该是以类型为基的编程语言都会遇到的共性问题,Python 也不例外。



这个时候,如果函数本身没有显式地 return 出一个对象的话,就有两种可能的解决办法:



  • 方法一,即声明该函数为 void 类型,像 C 和其它语言所做的那样,只要能通过类型检查即可

  • 方法二,则是 Python 所用的方法,即令解释器隐式地返回一个 None 对象,也就是令函数默认得到一个 NoneType 类型,再用于类型检查(PS:Javascript 也类似,只不过它默认返回的是 undefined,它不是一个对象,而是一种表示“未定义”的类型,类似于 void)



简单而言,Python 的设计思路是直接复用已有的 NoneType 类型,并让解释器来填补缺失掉的函数类型。



关于 Python 解释器的这个隐式填补过程,我已在上一篇《Python 函数为什么会默认返回 None?》文章详细分析过,感兴趣的同学可去查阅。



这样做的好处至少有两点:一是没有引入新的 void 类型和关键字;二是不需要程序员在函数前声明返回类型,这就跟有显式返回值的写法保持了一致。



试想一下,如果 Python 不让函数默认有返回值的话,就可能要写成 void def func():... 这样的形式,那它就变成了函数定义时的一种特例。与另一种特例函数相比,即异步函数asyc def func():... ,就可能引起混乱。



总体而言,Python 似乎认为 void 空类型不是那么有存在的必要,似乎 NoneType 类型就足够了,而当缺少返回值时,让解释器统一注入是极为方便的,因此才出现了我们看到的现状。



至此,文章标题的问题算是圆满回答了。



最后,让我们开始进入 ending 吧:本文明面上是以“Python 为什么没有 void 关键字”为切入点,然而,它实际上瞄准的却是“Python 为什么需要返回 None”的问题。



在《Python 函数为什么会默认返回 None?》这篇文章中,我介绍了 Python 中函数默认返回 None 的机制,它是属于“how can”的内容。但是为什么要默认返回 None 呢?这则是属于“why need”或者“why should”的问题,而它需要从 void 关键字的缺失开始谈起……



那么,为什么 Python 没有 void 关键字呢?请往上翻,重新阅读本文……



本文属于“Python为什么”系列(Python猫出品),该系列主要关注 Python 的语法、设计和发展等话题,以一个个“为什么”式的问题为切入点,试着展现 Python 的迷人魅力。所有文章将会归档在 Github 上,项目地址:https://github.com/chinesehuazhou/python-whydo



发布于: 2020 年 09 月 05 日 阅读数: 25
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Python猫作者,一个Python爱好者 2018.08.07 加入

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