在python中, 切片是一個(gè)經(jīng)常會(huì)使用到的語(yǔ)法, 不管是元組, 列表還是字符串, 一般語(yǔ)法就是:

sequence[ilow:ihigh:step] # ihigh,step 可為空; 為了簡(jiǎn)短易懂, 暫時(shí)排除step的用法考慮

先來(lái)簡(jiǎn)單示范下用法

sequence = [1,2,3,4,5] sequence [ilow:ihigh] # 從ilow開(kāi)始到ihigh-1結(jié)束 sequence [ilow:] # 從ilow開(kāi)始直到末尾 sequence [:ihigh] # 從頭部開(kāi)始直到ihigh結(jié)束 sequence [:] # 復(fù)制整個(gè)列表

語(yǔ)法很簡(jiǎn)潔, 也很容易理解, 這種語(yǔ)法在我們?nèi)粘Ｊ褂弥?是簡(jiǎn)單又好用, 但我相信在我們使用這種切片語(yǔ)法時(shí), 都會(huì)習(xí)慣性謹(jǐn)遵一些規(guī)則:

ilow, ihigh均小于 sequece的長(zhǎng)度

ilow < ihigh

因?yàn)樵诖蟛糠智闆r下, 只有遵循上面的規(guī)則, 才能得到我們預(yù)期的結(jié)果! 可是如果我不遵循呢? 切片會(huì)怎樣?

不管我們?cè)谑褂迷M, 列表還是字符串, 當(dāng)我們想取中一個(gè)元素時(shí), 我們會(huì)用到如下語(yǔ)法:

sequence = [1,2,3,4,5] print sequence[1] # 輸出2 print sequence[2] # 輸出3

上面出現(xiàn)的 1,2 我們姑且稱之為下標(biāo), 不管是元組, 列表還是字符串, 我們都能通過(guò)下標(biāo)來(lái)取出對(duì)應(yīng)的值, 但是如果下標(biāo)超過(guò)對(duì)象的長(zhǎng)度, 那么將觸發(fā)索引異常(IndexError)

sequence = [1,2,3,4,5] print sequence[15] ### 輸出 ### Traceback (most recent call last): File "test.py", line 2, in <module> print a[20] IndexError: list index out of range

那么對(duì)于切片呢? 兩種語(yǔ)法很相似, 假設(shè)我 ilow 和 ihigh分別是10和20, 那么結(jié)果是怎樣呢

情景重現(xiàn)

# version: python2.7 a = [1, 2, 3, 5] print a[10:20] # 結(jié)果會(huì)報(bào)異常嗎?

看到10和20, 完全超出了序列a的長(zhǎng)度, 由于前面的代碼, 或者以前的經(jīng)驗(yàn), 我們總會(huì)覺(jué)得這樣肯定也會(huì)導(dǎo)致一個(gè)IndexError,那我們開(kāi)終端來(lái)試驗(yàn)下:

>>> a = [1, 2, 3, 5] >>> print a[10:20] []

結(jié)果居然是: [], 這感覺(jué)有點(diǎn)意思.是只有列表才會(huì)這么, 字符串呢, 元組呢?

>>> s = '23123123123' >>> print s[400:2000] '' >>> t = (1, 2, 3,4) >>> print t[200: 1000] ()

結(jié)果都和列表的類似, 返回屬于各自的空結(jié)果.

看到結(jié)果的我們眼淚掉下來(lái), 不是返回一個(gè)IndexError, 而是直接返回空, 這讓我們不禁想到, 其實(shí)語(yǔ)法相似, 背后的東西肯定還是不同的, 那我們下面一起來(lái)嘗試去解釋下這結(jié)果吧

原理分析

在揭開(kāi)之前, 咱們要先搞清楚, python是怎樣處理這個(gè)切片的, 可以通過(guò)dis模塊來(lái)協(xié)助:

############# 切片 ################ [root@iZ23pynfq19Z ~]# cat test.py a = [11,2,3,4] print a[20:30] #結(jié)果: [root@iZ23pynfq19Z ~]# python -m dis test.py 1 0 LOAD_CONST 0 (11) 3 LOAD_CONST 1 (2) 6 LOAD_CONST 2 (3) 9 LOAD_CONST 3 (4) 12 BUILD_LIST 4 15 STORE_NAME 0 (a) 2 18 LOAD_NAME 0 (a) 21 LOAD_CONST 4 (20) 24 LOAD_CONST 5 (30) 27 SLICE+3 28 PRINT_ITEM 29 PRINT_NEWLINE 30 LOAD_CONST 6 (None) 33 RETURN_VALUE ############# 單下標(biāo)取值 ################ [root@gitlab ~]# cat test2.py a = [11,2,3,4] print a[20] #結(jié)果: [root@gitlab ~]# python -m dis test2.py 1 0 LOAD_CONST 0 (11) 3 LOAD_CONST 1 (2) 6 LOAD_CONST 2 (3) 9 LOAD_CONST 3 (4) 12 BUILD_LIST 4 15 STORE_NAME 0 (a) 2 18 LOAD_NAME 0 (a) 21 LOAD_CONST 4 (20) 24 BINARY_SUBSCR 25 PRINT_ITEM 26 PRINT_NEWLINE 27 LOAD_CONST 5 (None) 30 RETURN_VALUE

在這簡(jiǎn)單介紹下dis模塊, 有經(jīng)驗(yàn)的老司機(jī)都知道, python在解釋腳本時(shí), 也是存在一個(gè)編譯的過(guò)程, 編譯的結(jié)果就是我們經(jīng)常看到的pyc文件, 這里面codeobject對(duì)象組成的字節(jié)碼, 而dis就是將這些字節(jié)碼用比較可觀的方式展示出來(lái), 讓我們看到執(zhí)行的過(guò)程, 下面是dis的輸出列解釋:

第一列是數(shù)字是原始源代碼的行號(hào)。

第二列是字節(jié)碼的偏移量：LOAD_CONST在第0行.以此類推。

第三列是字節(jié)碼人類可讀的名字。它們是為程序員所準(zhǔn)備的

第四列表示指令的參數(shù)

第五列是計(jì)算后的實(shí)際參數(shù)

前面就不贅述了, 就是讀常量存變量的過(guò)程, 最主要的區(qū)別就是: test.py 切片是使用了字節(jié)碼 SLICE+3實(shí)現(xiàn)的, 而test2.py 單下標(biāo)取值主要通過(guò)字節(jié)碼BINARY_SUBSCR實(shí)現(xiàn)的,如同我們猜測(cè)的一樣, 相似的語(yǔ)法卻是截然不同的代碼.因?yàn)槲覀円归_(kāi)討論的是切片(SLICE+3), 所以就不再展開(kāi)BINARY_SUBSCR, 感興趣的童鞋可以查看相關(guān)源碼了解具體實(shí)現(xiàn), 位置: python/object/ceval.c

那我們下面來(lái)展開(kāi)討論下 SLICE+3

/*取自: python2.7 python/ceval.c */ // 第一步: PyEval_EvalFrameEx(PyFrameObject *f, int throwflag) { .... // 省略n行代碼 TARGET_WITH_IMPL_NOARG(SLICE, _slice) TARGET_WITH_IMPL_NOARG(SLICE_1, _slice) TARGET_WITH_IMPL_NOARG(SLICE_2, _slice) TARGET_WITH_IMPL_NOARG(SLICE_3, _slice) _slice: { if ((opcode-SLICE) & 2) w = POP(); else w = NULL; if ((opcode-SLICE) & 1) v = POP(); else v = NULL; u = TOP(); x = apply_slice(u, v, w); // 取出v: ilow, w: ihigh, 然后調(diào)用apply_slice Py_DECREF(u); Py_XDECREF(v); Py_XDECREF(w); SET_TOP(x); if (x != NULL) DISPATCH(); break; } .... // 省略n行代碼 } // 第二步: apply_slice(PyObject *u, PyObject *v, PyObject *w) /* return u[v:w] */ { PyTypeObject *tp = u->ob_type; PySequenceMethods *sq = tp->tp_as_sequence; if (sq && sq->sq_slice && ISINDEX(v) && ISINDEX(w)) { // v,w的類型檢查,要整型/長(zhǎng)整型對(duì)象 Py_ssize_t ilow = 0, ihigh = PY_SSIZE_T_MAX; if (!_PyEval_SliceIndex(v, &ilow)) // 將v對(duì)象再做檢查, 并將其值轉(zhuǎn)換出來(lái),存給ilow return NULL; if (!_PyEval_SliceIndex(w, &ihigh)) // 同上 return NULL; return PySequence_GetSlice(u, ilow, ihigh); // 獲取u對(duì)象對(duì)應(yīng)的切片函數(shù) } else { PyObject *slice = PySlice_New(v, w, NULL); if (slice != NULL) { PyObject *res = PyObject_GetItem(u, slice); Py_DECREF(slice); return res; } else return NULL; } // 第三步: PySequence_GetSlice(PyObject *s, Py_ssize_t i1, Py_ssize_t i2) { PySequenceMethods *m; PyMappingMethods *mp; if (!s) return null_error(); m = s->ob_type->tp_as_sequence; if (m && m->sq_slice) { if (i1 < 0 || i2 < 0) { if (m->sq_length) { // 先做個(gè)簡(jiǎn)單的初始化, 如果左右下表小于, 將其加上sequence長(zhǎng)度使其歸為0 Py_ssize_t l = (*m->sq_length)(s); if (l < 0) return NULL; if (i1 < 0) i1 += l; if (i2 < 0) i2 += l; } } // 真正調(diào)用對(duì)象的sq_slice函數(shù), 來(lái)執(zhí)行切片的操作 return m->sq_slice(s, i1, i2); } else if ((mp = s->ob_type->tp_as_mapping) && mp->mp_subscript) { PyObject *res; PyObject *slice = _PySlice_FromIndices(i1, i2); if (!slice) return NULL; res = mp->mp_subscript(s, slice); Py_DECREF(slice); return res; } return type_error("'%.200s' object is unsliceable", s);