如何在Python中實現三元運算符

Question

我知道條件表達式（或三元運算符）在Python中是懶惰的。 它們代表條件執行而不是條件選擇 。 換句話說，在以下中僅評估a或b中的一個：

c = a if condition else b

我有興趣知道它是如何在內部實現的。 Python是否轉換為如下所示的if語句，如果是，則轉換發生在什么階段？

if condition:
    c = a
else:
    c = b

或者三元運算符實際上是一個獨立且獨立的表達式，完全單獨定義？ 如果是這樣，我可以訪問條件表達式的CPython代碼嗎？

我看了這說明三元運營商做什么下文，但它們都沒有明確它們是如何實現的：

• Python有三元條件運算符嗎？
• 在一行上添加一個簡單的if-then-else語句
• 蟒蛇？ （條件/三元）運算符用於分配
• 是否有相當於C的“？：”三元運算符？
• 條件表達式

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編輯：您可以假設CPython參考實現。

Answer 1

Python不需要轉換任何東西，如果它想要的話就不能。

通過使用語言語法將條件表達式解析為抽象語法樹 ，然后將其編譯為字節碼。 您可以使用ast.parse()函數生成AST：

>>> import ast
>>> ast.parse('c = a if condition else b').body[0]  # first statement in the tree
<_ast.Assign object at 0x10f05c550>
>>> ast.dump(ast.parse('c = a if condition else b').body[0])
"Assign(targets=[Name(id='c', ctx=Store())], value=IfExp(test=Name(id='condition', ctx=Load()), body=Name(id='a', ctx=Load()), orelse=Name(id='b', ctx=Load())))"

注意為賦值生成的AST中的ast.IfExp()節點; 這是條件表達式的專用節點。 它有test ， body和orelse部分來表示構成條件，真假部分的3個表達式。 這在ast模塊Abstract Grammar部分中有記錄 ：

 expr = [...] | [...] | IfExp(expr test, expr body, expr orelse) 

這表明每個元素的類型是另一個expr表達式節點。

然后將解析樹編譯為字節碼，該字節碼使用堆棧根據測試有條件地跳轉到右側部分; 我們可以將ast.parse()生成的AST直接傳遞給compile()函數 ，之后dis模塊讓我們看一下compile()生成的ast.parse()碼的人性友好形式：

>>> import dis
>>> dis.dis(compile(ast.parse('c = a if condition else b'), '', 'exec'))
  1           0 LOAD_NAME                0 (condition)
              2 POP_JUMP_IF_FALSE        8
              4 LOAD_NAME                1 (a)
              6 JUMP_FORWARD             2 (to 10)
        >>    8 LOAD_NAME                2 (b)
        >>   10 STORE_NAME               3 (c)
             12 LOAD_CONST               0 (None)
             14 RETURN_VALUE

因此，如果條件為假，則解釋器循環跳轉到指令8，否則執行指令4和6，指令6跳轉到指令10（因此超過else表達式）。 最終結果是指令4或指令8將新結果放在堆棧頂部，以便STORE_NAME移動到變量。

if語句導致不同的AST節點，並且生成的字節碼恰好非常相似，因為它也會使用跳轉。 但編譯器將它們視為不同的語法片段，並且必須這樣做。

表達式和語句是編程語言的兩個非常不同的基本構建塊 。 語句可以包含表達式，但表達式不能包含語句，只能包含其他表達式。 並且表達式可以生成一個值（對於要使用的周圍語法），但語句不能 。 因此，Python必須以非常不同的方式處理條件表達式，因為語法分析器知道何時期望語句以及何時允許表達式。 如果將條件表達式轉換為語句，則無法將此類表達式用作更大表達式的一部分！

因為if語句不是表達式 ，所以它不返回值（因為只有表達式可以產生值），因此生成的字節碼不會在堆棧頂部產生一個值，供周圍的Python代碼使用（沒有c = if condition : ... ）。 if語句包含一個條件表達式和一個套件 ，它必須總是由更多的語句組成（有一個'表達式語句'可以讓你只在一個語句中放置一個表達式，例如1 + 1在一行上），這些陳述可以“做東西”，如作業或從函數返回，但if返回某些內容，他們所做的一切都不會做。

這反映在if語句的AST節點定義中：

 stmt = [...] | [...] | If(expr test, stmt* body, stmt* orelse) 

因此對於If節點， test是唯一的表達式節點， body和orelse都包含零個或多個語句。 orelse部分將保存任何elif ...:作為進一步的If()節點或任何其他類型的語句測試以形成無條件的else: . 使用零個或多個元素，您不能指望單個結果。

所以這不是CPython獨有的，這適用於所有Python實現。 Python 語法不是實現細節。

Answer 2

Python是否轉換為if語句，如下所示

幾乎。

import dis

def trenary():
    x = 'a' if 1 == 1 else 'b'

def normal_if():
    if 1 == 1:
        c = 'a'
    else:
        c = 'b'

print('trenary')
dis.dis(trenary)
print()
print('normal if')
dis.dis(normal_if)

這輸出：

trenary
 68           0 LOAD_CONST               1 (1)
              2 LOAD_CONST               1 (1)
              4 COMPARE_OP               2 (==)
              6 POP_JUMP_IF_FALSE       12
              8 LOAD_CONST               2 ('a')
             10 JUMP_FORWARD             2 (to 14)
        >>   12 LOAD_CONST               3 ('b')
        >>   14 STORE_FAST               0 (x)
             16 LOAD_CONST               0 (None)
             18 RETURN_VALUE

normal if
 71           0 LOAD_CONST               1 (1)
              2 LOAD_CONST               1 (1)
              4 COMPARE_OP               2 (==)
              6 POP_JUMP_IF_FALSE       14

 72           8 LOAD_CONST               2 ('a')
             10 STORE_FAST               0 (c)
             12 JUMP_FORWARD             4 (to 18)

 74     >>   14 LOAD_CONST               3 ('b')
             16 STORE_FAST               0 (c)
        >>   18 LOAD_CONST               0 (None)
             20 RETURN_VALUE

這些看起來幾乎一樣，除了位置JUMP_FORWARD和一個額外的STORE_FAST由@ L3viathan指出。

我們也得到幾乎相同的執行時間（差別可以忽略不計）：

from timeit import Timer

print(min(Timer(trenary).repeat(5000, 5000)))
print(min(Timer(normal_if).repeat(5000, 5000)))
# 0.0006442809999998023
# 0.0006442799999994975

至於何時發生這種轉換，我會假設在“編譯”到字節碼期間的某個時間。

Answer 3

什么

如果你在問什么，那么為了最好地理解它，你需要理解功能和程序之間的區別。 一個可以轉換為另一個，但兩者都可以獨立查看，您不必將其中一個轉換為另一個來理解它們。

value_a if condition else value_b是否有效，並返回值value_a或value_b 。

if condition then:
   do_a
else:
   do_b

是程序性的，它確實是do_a或do_b 。

注意：程序是關於做，做這個，然后做那個，或那個。 功能是關於價值，是這個還是那個。

怎么樣

如果您正在詢問如何，那么您將需要查看其中一個實現的源代碼。 請注意，只要行為正確，每個實現都不必以相同的方式執行。