为什么 Python 列表加法必须是同质的？

Question

任何熟悉 Python 内部结构（CPython 或其他实现）的人都可以解释为什么列表添加必须是同质的吗：

In [1]: x = [1]

In [2]: x+"foo"
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
C:\Users\Marcin\<ipython-input-2-94cd84126ddc> in <module>()
----> 1 x+"foo"

TypeError: can only concatenate list (not "str") to list

In [3]: x+="foo"

In [4]: x
Out[4]: [1, 'f', 'o', 'o']

为什么上面的x+"foo" 不应该返回与上面脚本中x 的最终值相同的值？

这个问题来自 NPE 的问题：Is the behaviour of Python's list += iterable documented anywhere?

更新：我知道异构+= 不需要工作（但确实如此），同样，异构+ 也不需要是错误。这个问题是关于为什么做出后一种选择。

说将序列添加到列表中的结果是不确定的，这太过分了。如果这是一个充分的反对意见，那么防止异构+= 将是有意义的。更新 2：特别是，python 总是将运算符调用委托给左侧操作数，因此不会出现“什么是正确的事情”的问题：左侧对象始终管理（除非它委托给右侧）。

更新 3：对于任何认为这是一个设计决定的人，请解释 (a) 为什么它没有记录在案；或 (b) 记录在案的地方。

Update4：“[1] + (2, ) 应该返回什么？”它应该返回一个与变量x 的值相等的结果值，该变量最初在x+=(2, ) 之后立即持有[1]。这个结果是明确定义的。

Answer 1

来自 Python 之禅：

面对模棱两可，拒绝猜测的诱惑。

让我们看看这里发生了什么：

x + y

这给了我们一个值，但是是什么类型的呢？当我们在现实生活中添加东西时，我们期望类型与输入类型相同，但如果它们是不同的呢？好吧，在现实世界中，我们拒绝添加1 和"a"，这没有任何意义。

如果我们有相似的类型怎么办？在现实世界中，我们看上下文。计算机无法做到这一点，所以它必须猜测。 Python 选择左操作数并让其决定。由于缺乏上下文，您的问题出现了。

假设程序员想做["a"] + "bc" - 这可能意味着他们想要"abc" 或["a", "b", "c"]。目前，解决方案是在第一个操作数上调用"".join() 或在第二个操作数上调用list()，这允许程序员做他们想做的事情并且清晰明确。

您的建议是让 Python 进行猜测（通过内置规则来选择给定的操作数），因此程序员可以通过加法来做同样的事情 - 为什么这样更好？这只是意味着更容易错误地得到错误的类型，我们必须记住一个任意规则（左操作数选择类型）。相反，我们得到一个错误，因此我们可以为 Python 提供进行正确调用所需的信息。

那么为什么+= 不同呢？嗯，那是因为我们给了 Python 那个上下文。通过就地操作，我们告诉 Python 修改一个值，因此我们知道我们正在处理我们正在修改的值的类型。这是 Python 进行正确调用所需的上下文，因此我们无需猜测。

当我谈论猜测时，我是在谈论 Python 猜测程序员的意图。这是 Python 经常做的事情——参见 3.x 中的除法。 /做浮点除法，修正2.x中为整数除法的错误。

这是因为我们在尝试除法时隐式要求浮点除法。 Python考虑到了这一点，它的操作就是按照这个来完成的。同样，这里是关于猜测意图。当我们添加+ 时，我们的意图并不明确。我们用+=的时候就很清楚了。

Answer 2

这些错误报告表明这种设计怪癖是一个错误。

Issue12318:

是的，这是预期的行为，是的，这是不一致的。

这种情况已经很久了，Guido 说他不会再这样做了（这在他的遗憾清单中）。但是，我们不会通过更改代码来破坏代码（list.__iadd__ 的工作方式类似于 list.extend）。

Issue575536:

意图是list.__iadd__ 完全对应于 list.extend()。没有必要过度概括 list.__add__() 太：这是一个人们不知道的功能 想对类似 Martin 的例子感到惊讶可以避免 他们通过使用普通的+ 列表。

（当然，我们当中有些人对此行为感到非常惊讶，包括打开该错误报告的开发人员）。

（感谢@Mouad 找到这些）。

Answer 3

我相信 Python 设计人员以这种方式进行了加法，因此“+”运算符在结果类型方面保持一致可交换：type(a + b) == type(b + a)

每个人都希望 1 + 2 与 2 + 1 具有相同的结果。您会希望 [1] + 'foo' 与 'foo' + [1] 相同吗？如果是，结果应该是什么？

您有 3 个选择，您可以选择左操作数作为结果类型，选择右操作数作为结果类型，或者引发错误。

+= 不可交换，因为它包含赋值。在这种情况下，您要么选择左操作数作为结果类型，要么抛出。这里的惊喜是a += b 与a = a + b 不同。 a += b 不会用英语翻译成“将 a 添加到 b 并将结果分配给 a”。它翻译为“将a添加到b”。这就是为什么它不适用于字符串或元组等不可变对象的原因。

感谢 cmets。编辑了帖子。

Answer 4

我的猜测是 Python 是强类型的，这里没有明确的指示正确。您是在要求 Python 附加字符串本身，还是将字符串转换为列表（这是您表示希望它执行的操作）？

请记住，显式优于隐式。在最常见的情况下，这些猜测都不是正确的，并且您不小心尝试做一些您不打算做的事情。提出一个 TypeError 并让你解决它是最安全、最 Pythonic 的事情。