Python 解释器如何查找类型？

Question

如果我这样写：

>>> a = float()

Python 解释器如何知道在哪里查找类型“float”？

我知道 'float' 是在 Lib/types.py 中定义的变量，指的是内置类型 types.FloatType。但是解释器如何为脚本构建所有可能类型的完整列表（包括用户定义和导入模块定义）？它在哪些地方看？我该怎么做才能在 Python 脚本中构建这样的列表？

Answer 1

您的问题似乎是，“这是一个类型声明吗？”答案是，它不是类型声明。 Python 中的名称没有与之关联的类型。名称指代值，而值具有在运行时确定的类型。

当 Python 执行 a = float() 时，它会查找名称 float，并在内置函数中找到它，它是一个函数。它不带参数调用该函数。返回值是一个浮点对象。然后使用名称a 来引用该对象。这就是它所做的一切。在执行这行代码之前，Python 不知道a 会变成什么，也不知道会涉及到浮点数。

Python 是动态的，因此您的代码行可能已经在此程序中：

def float():
    return "I'm not a float!"

a = float()

现在当a = float()被执行时，内置函数与它无关，任何地方都没有浮点数，a指的是一个字符串。

有关名称和值的更多信息，请参阅Facts and Myths about Python Names and Values。

Answer 2

如果要将名称解析为全局名称，并且没有匹配的全局名称（您的模块中没有名为 float 的函数），那么 Python 会查看作为其一部分的 __builtins__ 对象每个模块的全局命名空间。

该对象是一个内置模块，用 C 定义。请参阅 Python/bltinmodule.c。

在float的情况下，名称绑定到CPyFloat_Type结构，在series of assignments中，PyFloat_Type结构在Objects/floatobject.c中定义

从根本上说，Python 没有“类型声明”； float和str等，只是符合一定行为的C结构；它们产生的值在查询时 Python 可以识别为某种类型。因此，float() 生成的任何内容都指向 float 作为其类型。

而且因为__builtins__ 仅在您没有同名全局时才被咨询，您可以轻松地提供float() 可调用的自己的 实现；调用时返回完全不同的东西。

如果您想枚举所有内置类型对象，请遍历内置对象并枚举任何 type() 实例：

import __builtin__

for name, obj in vars(__builtin__).iteritems():
    if isinstance(obj, type) and not issubclass(obj, BaseException):
        print name, obj

__builtins__ 的工作原理是 CPython 实现的一个实现细节，但与此处使用的 __builtin__ module 公开的对象相同。

请注意，您永远不能希望收集代码可以生成的所有可能类型。函数可以生成函数本地的新类型，并且在模块全局变量中不列出；无需在此处列出类型即可工作：

def dynamic_types(name, base=object):
    class DynamicType(base):
        def __repr__(self):
            '<{} (DynamicType) at {:#x}>'.format(self.__name__, id(self))
    DynamicType.__name__ = name
    return DynamicType()

上面的函数每次调用它时都会生成具有 new 类型的对象（Python 类也是类型）。您不会在模块全局变量中找到该类型，也不会在内置函数中找到该类型。

Answer 3

在您的问题中，您写道“解释器如何构建所有可能类型的完整列表”-但这包含错误的假设。没有可能的类型的完整列表。有一组有效的现有类型，但它们没有排列在列表中。

您有一个命名空间，它通常按特定顺序排列：函数（本地）、模块（全局）、内置。在解析代码时，编译器还为literals 选择类型构造函数。每个地方的每个名字都可以指代任何对象，其中有很多类型：

>>> [name for name in dir(__builtins__) 
     if isinstance(getattr(__builtins__,name), type)]
['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 
 'BufferError', 'BytesWarning', 'DeprecationWarning', 'EOFError', 
 'EnvironmentError', 'Exception', 'FloatingPointError', 'FutureWarning', 
 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError', 'ImportWarning', 'IndentationError', 
 'IndexError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError', 'MemoryError', 
 'NameError', 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError', 
 'PendingDeprecationWarning', 'ReferenceError', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning', 
 'StandardError', 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError', 
 'SystemExit', 'TabError', 'TypeError', 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 
 'UnicodeEncodeError', 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 'UnicodeWarning', 
 'UserWarning', 'ValueError', 'Warning', 'ZeroDivisionError', 'basestring', 
 'bool', 'buffer', 'bytearray', 'bytes', 'classmethod', 'complex', 'dict', 
 'enumerate', 'file', 'float', 'frozenset', 'int', 'list', 'long', 'memoryview', 
 'object', 'property', 'reversed', 'set', 'slice', 'staticmethod', 'str', 'super', 
 'tuple', 'type', 'unicode', 'xrange']

解释器实际上并不关心有多少类型，只关心它们各自如何应用于解释要运行的代码。它通过使用每个对象都有的类型指针来发现：

>>> type(1)
<type 'int'>

结果是，如果两种类型都不合适，他们的工作就是告诉你：

>>> 1+"foo"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
>>> "foo"+1
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: cannot concatenate 'str' and 'int' objects
>>>

第一个+实际上是int.__add__，第二个是str.__add__，只是通过左边的对象查找。 （像__radd__ 这样的替代尝试会变得有点复杂，但基本原理是一样的。）