01 Python有哪些技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)

1. 面向對象和函數式

從根本上講,Python是一種面向對象的語(yǔ)言。它的類(lèi)模型支持多態(tài)、運算符重載和多重繼承等高級概念,并且以Python特有的簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法和類(lèi)型為背景,OOP十分易于使用。事實(shí)上,即使你不懂這些術(shù)語(yǔ),仍會(huì )發(fā)現學(xué)習Python比學(xué)習其他OOP語(yǔ)言要容易得多。

除了作為一種強大的代碼組織和重用手段以外,Python的OOP本質(zhì)使它成為其他面向對象系統語(yǔ)言的理想腳本工具。例如,通過(guò)適當的粘接代碼,Python程序可以對C++、Java和C#的類(lèi)進(jìn)行子類(lèi)的定制。

OOP只是Python的一個(gè)選擇而已,這一點(diǎn)非常重要。即使不能立馬成為一個(gè)面向對象高手,但你同樣可以繼續深入學(xué)習。就像C++一樣,Python既支持面向對象編程也支持面向過(guò)程編程的模式。如果條件允許,其面向對象的工具可以立即派上用場(chǎng)。這對策略開(kāi)發(fā)模式十分有用,該模式常用于軟件開(kāi)發(fā)的設計階段。

除了*初的過(guò)程式(語(yǔ)句為基礎)和面向對象(類(lèi)為基礎)的編程范式,Python在*近幾年內置了對函數式編程的支持——一個(gè)多數情況下包括生成器、推導、閉包、映射、裝飾器、匿名lambda函數和*類(lèi)函數對象的集合。這是對其本身OOP工具的補充和替代。

2. 免費

Python的使用和分發(fā)是完全免費的。就像其他的開(kāi)源軟件一樣,例如,Tcl、Perl、Linux和Apache。你可以從Internet上免費獲得Python的源代碼。你可以不受限制地復制Python,或將其嵌入你的系統或者隨產(chǎn)品一起發(fā)布。實(shí)際上,如果你愿意的話(huà),甚至可以銷(xiāo)售它的源代碼。

但請別誤會(huì ):"免費"并不代表"沒(méi)有支持"。恰恰相反,Python的在線(xiàn)社區對用戶(hù)需求的響應和商業(yè)軟件一樣快。而且,由于Python完全開(kāi)放源代碼,提高了開(kāi)發(fā)者的實(shí)力,并產(chǎn)生了一個(gè)很大的*團隊。

盡管研究或改變一種程序語(yǔ)言的實(shí)現并不是對每一個(gè)人來(lái)說(shuō)都那么有趣,但是當你知道如果需要的話(huà)可以做到這些,該是多么的令人欣慰。你不需要去依賴(lài)商業(yè)廠(chǎng)商的智慧,因為*終的文檔和*的凈土(源碼)任憑你的使用。

Python的開(kāi)發(fā)是由社區驅動(dòng)的,是Internet大范圍的協(xié)同合作努力的結果。Python語(yǔ)言的改變必須遵循一套規范而有約束力的程序(稱(chēng)作PEP流程),并需要經(jīng)過(guò)規范的測試系統進(jìn)行徹底檢查。正是這樣才使得Python相對于其他語(yǔ)言和系統可以保守地持續改進(jìn)。

盡管Python 2.X和Python 3.X版本之間的分裂有力并蓄意地破壞了這項傳統,但通常它仍然體現在Python的這兩個(gè)系列內部。

3. 可移植

Python的標準實(shí)現是由可移植的ANSI C編寫(xiě)的,可以在目前所有主流平臺上編譯和運行。例如,如今從掌上電腦(PDA)到超級計算機,隨處可見(jiàn) Python的運行。Python可以在下列平臺上運行(這里只是部分列表):

• Linux和UNIX系統
• 微軟Windows(所有現代版本)
• Mac OS(包括OS X 和經(jīng)典版)
• BeOS、OS/2、VMS和QNX
• 實(shí)時(shí)操作系統,例如VxWorks
• Cray超級計算機和IBM大型機
• 運行Palm OS、PocketPC和Linux的PDA
• 運行 Symbian OS和Windows Mobile 的移動(dòng)電話(huà)
• 游戲終端和iPod
• 運行谷歌安卓系統和蘋(píng)果iOS系統的平板和智能手機
• 以及更多

除了語(yǔ)言解釋器本身以外,Python發(fā)行時(shí)自帶的標準庫和模塊在實(shí)現上也都盡可能地考慮到了跨平臺的移植性。此外,Python程序自動(dòng)編譯成可移植的字節碼,這些字節碼在已安裝兼容版本Python的平臺上運行的結果都是相同的。

這些意味著(zhù)Python程序的核心語(yǔ)言和標準庫可以在Linux、Windows和其他帶有Python解釋器的平臺上無(wú)差別地運行。大多數Python外圍接口都有平臺相關(guān)的擴展(例如COM支持Windows),但是核心語(yǔ)言和庫在任何平臺都一樣。

就像之前我們提到的那樣,Python還包含了一個(gè)叫作tkinter(Tkinter的2.X版本)的Tk GUI工具包,它可以使Python程序實(shí)現功能完整的,無(wú)須做任何修改即可在所有主流GUI桌面平臺運行的用戶(hù)圖形界面。

4. 功能強大

從語(yǔ)言特性的角度來(lái)看,Python是一個(gè)混合體。它豐富的工具集使它介于傳統的腳本語(yǔ)言(如Tcl、Scheme和Perl)和系統語(yǔ)言(如C、C++和Java)之間。Python提供了所有腳本語(yǔ)言的簡(jiǎn)單和易用性,并且具有那些在編譯語(yǔ)言中才能找到的高級軟件工程工具。

不像其他腳本語(yǔ)言不同,這種結合使Python在長(cháng)期大型的開(kāi)發(fā)項目中十分有用。下面是一些Python工具箱中的工具簡(jiǎn)介:

• 動(dòng)態(tài)類(lèi)型:Python在程序運行過(guò)程中跟蹤對象的類(lèi)型,不需要代碼中進(jìn)行關(guān)于復雜的類(lèi)型和大小的聲明。事實(shí)上,Python中沒(méi)有類(lèi)型或變量聲明這種做法。因為Python代碼不約束數據的類(lèi)型,它往往自動(dòng)地應用了一種廣義上的對象。
• 自動(dòng)內存管理:Python自動(dòng)為對象分配空間,并且當對象不再使用時(shí)將自動(dòng)撤銷(xiāo)空間("垃圾回收"),當需要時(shí)自動(dòng)擴展或收縮。正如你將學(xué)到的,Python能夠幫你完成底層的內存管理。
• 大型程序支持:為了能建立更大規模的系統,Python包含了模塊、類(lèi)和異常等工具。這些工具允許你把系統組織為組件,使用OOP重用并定制代碼,并以一種優(yōu)雅的方式處理事件和錯誤。前面提到的Python函數式編程工具,提供了實(shí)現相同目標的其他方法。
• 內置對象類(lèi)型:Python提供了常用的數據結構作為語(yǔ)言的基本組成部分。例如,列表(list)、字典(dictionary)、字符串(string)。我們將會(huì )看到,它們靈活并易于使用。例如,內置對象可以根據需求擴展或收縮,可以任意地組織復雜的信息等。
• 內置工具:為了對以上對象類(lèi)型進(jìn)行處理,Python自帶了許多強大的標準操作,包括拼接(concatenation)、分片(slice)、排序(sort)和映射(mapping)等。
• 庫工具:為了完成更多特定的任務(wù),Python預置了許多預編碼的庫工具,從正則表達式匹配到網(wǎng)絡(luò )都支持。當你掌握了語(yǔ)言本身,就能在應用級的操作中使用Python的庫工具。
• 第三方工具:由于Python是開(kāi)源的,它鼓勵開(kāi)發(fā)者提供Python內置工具之外的預編碼工具。你可以在網(wǎng)上找到COM、圖像處理、數值編程、XML、數據庫訪(fǎng)問(wèn)等許多免費的支持工具。

除了這一系列的Python工具外,Python保持了相當簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法和設計。綜合這一切得到的就是一個(gè)具有腳本語(yǔ)言所有可用性的強大編程工具。

5. 可混合

Python程序可以以多種方式輕易地與其他語(yǔ)言編寫(xiě)的組件"粘接"在一起。例如,Python的C語(yǔ)言API可以幫助Python程序靈活地調用C程序。這意味著(zhù)可以根據需要給Python程序添加功能,或者在其他環(huán)境系統中使用Python。

例如,將Python與C或者C++寫(xiě)成的庫文件混合起來(lái),使Python成為一個(gè)前端語(yǔ)言和定制工具。就像之前我們所提到過(guò)的那樣,這使Python成為一個(gè)很好的快速原型工具;系統可以在開(kāi)發(fā)初期出于速度考慮使用Python實(shí)現,然后轉移至C,根據不同時(shí)期性能的需要逐步實(shí)現系統。

6. 相對簡(jiǎn)單易用

同其他語(yǔ)言(如C++、Java和C#)相比,Python編程對大多數用戶(hù)來(lái)講出奇得簡(jiǎn)單。要運行Python程序,你只需簡(jiǎn)單地鍵入Python程序并運行就可以了。不需要其他語(yǔ)言(如C或C++)所必需的編譯和鏈接等中間步驟。

Python可立即執行程序,這形成了一種交互式編程體驗和不同情況下快速調整的能力,往往在修改代碼后幾乎能立即看到程序改變后的效果。

當然,開(kāi)發(fā)周期短僅僅是Python易用性的一方面的體現。Python提供了簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法和強大的內置工具。實(shí)際上,Python曾被稱(chēng)為"可執行的偽代碼"。由于它減少了其他工具常見(jiàn)的復雜性,在實(shí)現相同的功能時(shí),Python程序比采用其他流行語(yǔ)言編寫(xiě)的程序更為簡(jiǎn)單、小巧,也更靈活。

7. 相對簡(jiǎn)單易學(xué)

這一部分引出了本書(shū)的重點(diǎn):尤其同其他廣泛使用的編程語(yǔ)言比較時(shí),Python語(yǔ)言的核心相當簡(jiǎn)單易學(xué)。實(shí)際上,如果你是一位有經(jīng)驗的程序員,你可以期望在幾天內寫(xiě)出小規模的Python代碼,你也許能在幾個(gè)小時(shí)之內習得Python的一招一式,但是你并不能指望在如此短的時(shí)間內成為*(忘掉市面上的那些宣傳廣告吧)。

當然,掌握任何像今天Python這樣的充實(shí)主題都不是一件輕松事,我們將在本書(shū)的剩余部分致力于此項任務(wù)。但是為了掌握Python而進(jìn)行的真正投資是非常值得的——*終你會(huì )獲取幾乎在每個(gè)計算機應用程序領(lǐng)域都適用的編程技能。此外,很多人還發(fā)現Python的學(xué)習曲線(xiàn)比其他的編程語(yǔ)言更加平緩。

這對于那些想學(xué)習語(yǔ)言以在工作中應用的專(zhuān)業(yè)人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)好消息,同樣對于那些使用Python層進(jìn)行定制和控制的系統的終端用戶(hù)來(lái)說(shuō),也是一個(gè)好消息。如今,許多系統都依賴(lài)于這一事實(shí):用戶(hù)可以在沒(méi)有或者得到很少支持的情況下就學(xué)到足夠的Python知識以便當場(chǎng)增刪他們的Python定制化代碼。

此外,Python還孕育出一群不以編程為生而以編程為樂(lè )的用戶(hù),他們并不需要掌握全面的軟件開(kāi)發(fā)技巧。盡管Python還是有很多高級編程工具,但不論對初學(xué)者還是行家來(lái)說(shuō),Python的核心語(yǔ)言精髓仍是相當簡(jiǎn)單的。

8. 以Monty Python命名

好的,在講完這么多技術(shù)方面的優(yōu)勢后,我想再揭露一個(gè)Python世界里面令人驚奇而保守良好的小秘密。

盡管Python的書(shū)和圖標中有很多爬行動(dòng)物,真相卻是Python以英國喜劇組"Monty Python"命名——這是BBC 在20世紀70年代喜劇《Monty Python's Flying Circus》的制片方,也是至今仍在流行的少量包括《Monty Python and the Holy Grai》在內的大電影的制片方。Python的*初創(chuàng )作者是Monty Python的粉絲,這同其他許多的軟件開(kāi)發(fā)者一樣(事實(shí)上,這兩個(gè)領(lǐng)域存在某種對稱(chēng)性……)。

這段有趣的歷史無(wú)疑增加了Python代碼例子的幽默屬性。例如,作為一般變量名命名傳統的"foo"和"bar"在Python世界中變成了"spam"和"eggs"。而在Python中偶爾出現的"Brian","ni"和"shrubbery"表現得也同此類(lèi)似。它甚至影響了Python的整個(gè)社區。

當然了,如果你對這部喜劇非常熟悉,就能體會(huì )這其中的笑點(diǎn),但如果不熟悉則相反。你不必非得熟悉Monty Python這部劇來(lái)了解從劇中獲得靈感的例子(包括你將在本書(shū)中看到的許多例子),但至少你現在知道它們的起源了。(嗨——我已經(jīng)告訴你啦。)

02 Python和其他語(yǔ)言比較起來(lái)怎么樣

*后,你也許已經(jīng)知道了,人們往往將Python與Perl、Tcl和Javat等語(yǔ)言相比較。這部分總結這方面的一些普遍共識。

我想預先表明我個(gè)人并不喜歡通過(guò)詆毀競爭者來(lái)獲勝——這在長(cháng)期是行不通的,而且也不是這里的目的。此外,這并不是一場(chǎng)零和游戲——絕大多數的程序員在他們的職業(yè)生涯中都會(huì )使用許多語(yǔ)言。盡管如此,編程工具也展示出值得考慮的選擇和權衡。畢竟,如果Python沒(méi)有比它的競爭者提供更多的東西,那么它一開(kāi)始就不會(huì )被人們使用了。

我們之前已經(jīng)介紹過(guò)性能上的權衡,那么這里重點(diǎn)談一下功能。盡管下面列舉的這些語(yǔ)言也是值得學(xué)習和使用的有力工具,但人們通常認為Python:

• 比Tcl強大。Python強有力地支持"大規模編程",使其適用于開(kāi)發(fā)大型系統,它的應用程序庫也更加豐富。
• 比Perl更具可讀性。Python有著(zhù)簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法和簡(jiǎn)單連貫的設計,這反過(guò)來(lái)使得Python更具可讀性和更易于維護,同時(shí)有助于減少程序bug。
• 比Java和C#更簡(jiǎn)單、更易于使用。Python是一門(mén)腳本語(yǔ)言,但Java和C#兩者從像C++這樣更加大型的OOP系統語(yǔ)言中繼承了許多語(yǔ)法和復雜性。
• 比C++更簡(jiǎn)單、更易于使用。Python代碼比等效的C++代碼更加簡(jiǎn)單,長(cháng)度只有其五分之一到三分之一。盡管作為腳本語(yǔ)言,Python有時(shí)能扮演許多不同的角色。
• 比C更加簡(jiǎn)單和高級。Python遠離底層硬件架構從而降低了代碼復雜性,擁有更好的組織結構,并比C(C++的祖先)更加友善。
• 比Visual Basic更強大,用途廣泛,也更具備跨平臺特性。Python是更加廣泛使用的更豐富的語(yǔ)言,它的開(kāi)源本質(zhì)意味著(zhù)它不可能被某一個(gè)公司所掌控。
• 比PHP更易懂并且用途更廣。Python也用來(lái)構建Web站點(diǎn),但是,它也應用于幾乎每個(gè)計算機領(lǐng)域,從機器人到電影動(dòng)畫(huà)和游戲。
• 比Javascript更強大和用途廣泛。Python有一個(gè)更大的工具集,也并不是牢牢地束縛于Web開(kāi)發(fā)。它也用于科學(xué)建模、儀器調試等。
• 比Ruby更具可讀性,并更為人們所接受。Python的語(yǔ)法混亂更少,尤其在較復雜代碼中,同時(shí)它的OOP對用戶(hù)和和不太使用OOP的工程中是完全可選的。
• 比Lua更成熟和受到更廣泛關(guān)注。Python更加龐大的特性集合和更加擴展的庫支持給予其比Lua(一門(mén)和Tcl一樣的嵌入式"膠水"語(yǔ)言)更加寬廣的視野。
• 比SmallTalk、Lisp和Prolog更不晦澀。Python擁有這類(lèi)函數式語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)品味,但是也擁有開(kāi)發(fā)者和定制系統終端用戶(hù)都可接受的傳統語(yǔ)法。

特別是對不僅僅用于個(gè)人掃描文本文件,未來(lái)會(huì )被人們(包括你在內)讀到的程序而言,很多人會(huì )發(fā)現Python比目前任何可用的腳本或編程語(yǔ)言都劃得來(lái)。不僅如此,除非你的應用要求**的性能,Python往往是C、C++和Java等系統開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的一個(gè)不錯的替代品:Python代碼能夠常常實(shí)現相同的目標,卻會(huì )減少很多編寫(xiě)、調試和維護的麻煩。

當然,本文作者從1992年就已經(jīng)是Python的正式布道者了,所以盡可能接受這些意見(jiàn)吧(其他語(yǔ)言的擁護者的利益可能會(huì )受到些損失)。然而,所有這些觀(guān)點(diǎn)的確代表了投入時(shí)間和精力來(lái)探索Python的眾多開(kāi)發(fā)者的一致看法。