Python：如果键不在字典中，为什么不调用 __eq__()？

Question

目前，我对 Python 的内置类型进行了一些研究。我很困惑调用什么方法来检查一个键是否在字典中。例如，如果我检查 int 类型的键是否在字典中，则只有在 dictionary.keys() 包含它时才会在后台调用 __eq__() 方法。如果不是 __eq__() 则不会被调用。

这是一个代码示例：

dict = {
  1: "Hello",
  2: "World", 
  4: "Foo"
}

assert 1 in dict.keys() # the __eq__() method of int is invoked
assert not(3 in dict.keys()) # no __eq__() method of int is invoked

我知道，字典包含一个哈希（键）、键和值的元组。但是我有点困惑，为什么在第二个断言中没有调用__eq__()。

为了测试这种行为，我从int 继承并设置了一些断点。这是我的自定义 int 类的摘录：

tint(int):
    def __new__(cls, value, *args, **kw):
        return super(tint, cls).__new__(cls, value)

    def __init__(self, value):
        super().__init__()

    def __eq__(self, other):
        return super().__eq__(other) # with breakpoints

    def __ne__(self, other):
        return super().__ne__(other) # with breakpoints

    def __hash__(self):
        return tint(super().__hash__()) # with breakpoints

我在 Ubuntu 18.04.1 LTS 上使用 Python 版本 3.6.5。

Answer 1

要在字典中查找键，首先通过哈希找到候选者，然后查看它是侥幸（即使哈希相同，对象也不同）还是您真正想要的键。因此，如果您在该哈希下找不到任何内容，则没有什么可以用的。

假设您正在聚会上寻找熟人，但不知道她是否在这里。她有红色的头发。通常，您会寻找红发女孩，然后去面对她们，看看是否真的是她。如果还没有红发女孩到来，检查聚会上的每个人是没有意义的。 （假设你的朋友不喜欢日常染色。）

编辑：CPython 将字典存储在一个数组中，其中主数组位置由哈希确定；如果该位置被占用，它会以数学上确定的方式跳到下一个候选位置。由于填充的位置因此可以保存“正确”哈希或不相关的哈希，因此在查找哈希时，CPython 将从主位置开始，然后继续比较哈希，直到它确定搜索到的键不可能存在。此时哈希是普通的低级整数，而不是 Python 对象，这解释了为什么哈希比较不会触发 __eq__。

注意源代码中的一个可爱的优化：对于每个候选者，CPython 首先检查对象身份；只有这样它才会检查哈希是否仍然相同，如果是，则进行慢速检查以查看对象是否相等（使用PyObject_RichCompareBool，最终调用__eq__）。为什么这很重要？看这里：

class Foo:
    def __eq__(self, other):
        return False             # This shouldn't match...
    def __hash__(self):
        return 7

f = Foo()
d = { f: "Yes!" }
print(d[f])                      # ...and yet it does! :)
# => "Yes!"