python - 为什么许多 Python 内置/标准库函数实际上是类

Question

许多 Python 内置“函数”实际上是类，尽管它们也有一个简单的函数实现。即使是非常简单的，例如 itertools.repeat。这样做的动机是什么？对我来说，这似乎是过度设计。

编辑:我不是在询问 itertools.repeat 或任何其他特定函数的用途。这只是一个非常简单的函数的示例，具有非常简单的可能实现:

def repeat(x):
    while True: yield x

但是 itertools.repeat 实际上并不是一个函数，它被实现为一个类。我的问题是:为什么？这似乎是不必要的开销。

我还了解到类是可调用的函数，以及如何使用类来模拟类似函数的行为。但是我不明白为什么它通过标准库被广泛使用。

Answer 1

作为 itertools 的类实现具有一些生成器函数所没有的优点。例如:

1. CPython 在 C 层实现这些内置函数，在 C 层，生成器“函数”最好实现为实现 __next__ 的类。将状态保留为实例属性； yield基于生成器是 Python 层的精妙之处，实际上，它们只是 generator 的一个实例类(因此它们实际上仍然是类实例，就像 Python 中的其他所有内容一样)
2. 生成器不可 pickleable 或可复制，并且没有让它们支持这两种行为的“故事”(内部状态太复杂和不透明而无法概括)；一个类可以定义 __reduce__/__copy__/__deepcopy__ (如果它是一个 Python 级别的类，它可能甚至不需要这样做；它会自动工作)并使实例可腌制/可复制(所以如果你已经从 range 迭代器生成了 5 个元素，你可以复制或腌制/取消腌制它，并在迭代中获得相同距离的迭代器)

对于非生成器工具，原因通常是相似的。可以为类提供函数不能提供的状态和自定义行为。它们可以继承自(如果需要的话，但如果它们是“逻辑上”的函数，C 层类可以禁止子类化)。

它对于动态实例创建也很有用；如果你有一个未知类的实例，但有一个已知的原型(prototype)(比如，带有可迭代对象的序列构造函数，或 chain 或其他)，并且你想将其他类型转换为该类，你可以执行 type(unknown)(constructorarg) ;如果是发电机，type(unknown)是无用的，你不能用它来做更多的事情，因为你无法反省以找出它来自哪里(不是以合理的方式)。

除此之外，即使您从未将这些功能用于编程逻辑，您更希望在交互式解释器中看到什么或对 type(myiter) 进行打印调试？ , <class 'generator'>没有给出关于来源的提示，或 <class 'itertools.repeat'>这会准确地告诉您您拥有什么以及它来自哪里？