substring不是可以识别的内置函数_25. None、True与False 的故事（解释字面量、关键字与内置变量）...

本系列文章译自Python之父 Guido van Rossum 的系列博客“The History of Python”。这个博客系列对我们理解Python及其演变很有帮助，经Guido同意，在这里翻译推荐给大家，希望大家喜欢，也请大家多多指教！

系列地址： http:// blog.kantli.com/theme/1

1. 缘起

最近，有人通过邮件向我提了一个有趣的问题：

关键字与字面量的区别何在？为什么 Python 3 中的 True 和 False 是关键字，而不是字面量？我前段时间惊恐地发现，在 Python 2 中，我们可以给 True/False 赋值。

于是我研究了下，发现在 PEP 285 中，True、False 与 None 一样，都是常量（constants）。Python 2.4 之后，禁止用户给 None 赋值，但在 Python 3 之前，对 True/False 的赋值一直是被允许的。

是有什么特殊原因，让 None 一开始就作为变量而不是字面量吗？

2. 关键字 VS 字面量

先来回答第一个问题：关键字与字面量的区别。

在编程句法中，关键字也叫保留字，类似于这门语言中的识别器，或者从解析器的角度看，就像某种 token。

识别器由字母、数字及下划线组成，但不能以数字开头（这是 Python 中的定义，其它语言，如 C和 Java 的定义也类似）。

关于关键字，最重要的一点是，它们不可以用作变量名称（方法名、类名等等）。大家比较熟悉的 Python 关键字包括 if、while、for、and、or 等等。

而字面量是一个常量的值的表示

，常见的字面量包括数字（如 42，3.14，1.6e-10 等）和字符串（如 “Hello, world”）。解析器可以识别字面量，但识别的具体规则一般会很复杂。比如在 Python 3 中，以下都是数字字面量：

123
           

而以下则不是：

. # 点
e10 # 识别器
0y12 # 字面量 0 加一个识别器 y12
0xffe+10 # 字面量 0xffe 加一个加号以及数字 10
           

注意，字面量并不是常量。我们经常在代码中定义常量，如：

MAX_LEVELS = 15
           

这里，15 是字面量，而 MAX_LEVEL 则是一个识别器，由于全部都是大写字母，因此，用户可能不会在代码中改变其值，也就是说，可能是一个常量——不过，常量中使用大写字母只是惯例而已，Python 解析器并不会因为变量名由大写字母组成就把它当做常量，也不强制所有常量都用大写字母表示。

但反过来写就会被解析器拒绝：

15 = MAX_LEVELS
           

因为赋值操作符（=）的左边必须是一个变量，而字面量不可以作为变量名。

（变量的准确定义非常复杂，有些看着像表达式的，其实也是变量，比如 d[k]，(a, b)，foo.bar 等等——不过 f()，() 或 42 就不是变量。在 del 语句中，也使用同样的变量定义。）

3. 解析方式

接下来，我们看 None，True 和 False。

先来看 None，因为它在语言诞生之初就有了。（相对来说，True 和 False 是后期添加的，最初是在 Python 2.2.1 版本。）

None 是一个单例对象（即语言中只有一个 None），表示值的缺失。

例如，假设 d 是一个字典，如果 d 中有键 k 的话，d.get(k) 会返回 d[k] ，否则就返回 None。

早期版本中，None 只是 Python 的一个“内置名称”，解析器并不知道什么 None，正如它也不知道 int，float，str 等内置类型，或 KeyError 、 ZeroDivisionError 等内置异常。所有这些，对解析器而言都是识别器，在解析用户代码时，查找它们的过程与查找其它名称的过程是一样的（比如用户自己定义的方法或变量）。

在以下代码中，每一行都是同样解析，产生一样的解析树（<name> = <name>）：

x = None
x = int
x = foobar
           

而下面的代码则会产生另一种解析树（<name> = <literal>）：

x = 42
x = 'hello'
           

因为解析器处理数字、字符串等字面量的方式与处理识别器的方式不同。

结合这个例子与之前 MAX_LEVEL 的例子，我们知道，如果左右互换，前面三行代码是可以被解析器接受的（ = ），而后面两行则不行（ = 不成立）。

4. 内置名称 VS 关键字

这样设计的结果是：如果你想恶心使用你代码的人，可以给内置变量重新赋值，比如：

int = float
def parse_string(s):
    return int(s)
print(parse_string('42')) # 将打印42.0
           

有些人可能会说：“这有什么大不了的？正常程序员肯定不会这样写。”而另一些人则完全目瞪口呆：“怎么可能有这种允许赋值给内置名称的傻逼语言？！”

这个问题比较微妙，与一致性的保持和语言的发展历史有关。

我相信，如果不查文档，你肯定写不出 Python 中的所有内置名称（至少我做不到），而且我也相信，很多人并不认识每一个内置名称。（想尝试的话，可以用 dir(builtins) 命令）

就以比较奇怪的内置名称 copyright、credits 与 license为例，由于它们的存在，Python 才能在每次打开交互窗口时发出问候语：

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，是不是因为需要发出问候语，就禁止用户使用 credits 作为变量或参数名称呢？我觉得不然。显然，不少用户根本就没有意识到这些隐晦内置名称的存在，禁止他们使用这些词就会变得很奇怪。而这个问题并没有什么明确的界限。比如说，很多人在函数或方法中使用 str 、 len 、compile 或 format 作为参数名称。

另外，假如用户在 Python 2.5 的代码中使用 bytes 作为变量名称，而在 Python 2.6 中，bytes 已经是一个内置函数名（实际上是 str 的化名），那么，原来的代码是不是必须修改呢？恐怕也不合理。（即便在 Python 3 中，bytes 成为一种基本数据类型之后，依然可以作为变量名。）

另一方面，用户显然不能把 if 或 try 作为变量名称，因为它们是保留字（关键字），解析器处理的方式不一样。而且用户不管用不用得上，都必须记住这些保留字，才能避免使用它们。因此，我们得尽可能减少保留字的数量，每次增加关键字，核心开发者们都要斟酌犹豫很久。

事实上，很多新特性的提案，都因为需要引入新的关键字而被拒绝或调整了。当我们确定要添加一个新的关键字时，至少会提前一个版本发出 depreciation 警告。（另外，其实也有一个让开发者提前使用新关键字的方法，比如“from future import with_statement”。）

内置名称没有这个问题，碰巧使用了内置名称的代码依然是可以正常运行的（只要不在同一个函数中调用被重新赋值的内置名称）。添加内置名称时，我们还是比较保守的，但至少不用担心因为添加内置名称导致原有代码无法运行。

这种设计的唯一（轻微）代价就是，有时候有些人会利用这个机制来搞一些恶作剧。而一个人要写出烂代码有一万种方式，我不觉得这种设计是什么严重的问题。

5. None、True、False成为关键字

讨论了这么多内置名称和关键字的区别后，再来看 None：为什么我们最终还是把 None 作为保留字？

坦白说，可能主要出于社会因素考虑。None 不像其它内置名称或异常，它在 Python 中的地位非常重要，事实上，我们不可能在使用 Python 的时候不用 None。因此，当大家发现 None 可以被赋值时，不免会感到惊恐（正如提问者一样）。同时，根据 Python 的名称查找机制，查找 None 的速度是比较慢的，因为至少要查找两个字典（查找内置变量字典前，至少会先查找全局变量字典）。

我们最终认为，把 None 作为关键字也没什么问题（实际代码中，不会有人真的给它赋值），而且可以让一些代码运行得稍微快一点，并避免可能存在的错误代码。这个改动的唯一影响就是，需要修改一下解析器和官方文档——因此，我们也没什么好犹豫的。

True 和 False 的情况有所不同。Python 中一开始并没有这两个内置名称，很多人会在自己的代码中定义对应的常量，比如 true/false，True/False 或 TRUE/FALSE。我不记得哪种方式更受欢迎了，但当我们引入 True 和 False 的时候，显然不想影响大家之前所写的代码。（否则会使很多包无法兼容新版本）

因此，我们其实不得不把 True 和 False 作为内置常量，而不是关键字引入。随着时间的推移，自己定义 True 和 False 的代码越来越少，最终，随着 Python 3 的发布，我们终于有机会对语言做一次清理，就把 True 和 False 也设为关键字了，正如 None 一样。

6. 总结

如大家所见，如果了解当时的情况，这整个发展过程是完全符合逻辑的。:-) 抱歉，对这个问题的回复有点长了，我希望对大家有所启发。

更新：我好像忘记回答 None/True/False 到底是字面量还是关键字了。我的答案是，它们既是字面量也是关键字。解析器是把它们当做关键字的，而在一般代码中，它们是作为常量使用的，因而也是字面量。有些人可能会觉得，类似于 {‘foo’: 42} 的表达式也是字面量，个人认为，可能不应该叫字面量，否则 { ‘foo’: x+1} 是不是字面量呢？在文档中，它们其实都被称为“表达(displays)”。

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