为什么在迭代`dict_keys`时键从子类dict中消失？

Question

在迭代从dict 子类化的对象的键时，我在 Python 3.6.3 中遇到了奇怪的行为。我已经了解 dict.keys() 的行为从 Python 2 更改为 Python 3 以返回 dict_keys 对象，因此看到的浅拷贝行为是可以理解的。我不明白的是为什么 dict_keys 中的元素之一可以通过显式搜索找到，但在迭代 dict_keys 对象时不会出现。

这是 MWE：

#!/usr/bin/env python

from __future__ import print_function

class chemdist(dict):
    def normalize_names(self, force_static=False):

        if force_static:
            raw_chems = tuple(self.keys())
        else:
            raw_chems = self.keys()

        print("raw_chems is " + repr(raw_chems))

        if 'Ar' in raw_chems:
            print("Found Argon!")

        for old_chem in raw_chems:
            print("Checking {:s}".format(old_chem))
            if old_chem.startswith('_'):
                new_chem = old_chem
            else:
                new_chem = '_' + old_chem

            if old_chem != new_chem:
                curr_keys = self.keys()
                if new_chem in curr_keys:
                    self[new_chem] += self[old_chem]
                else:
                    self[new_chem] = self[old_chem]

                del self[old_chem]

def main():
    h_dryair = {
        'N2' : 78.084,
        'O2' : 20.947,
        'Ar' :  0.934,
        'CO2' : 0.0350
    }

    print("Test 1: Not static")
    cd_dryair = chemdist(h_dryair)

    print("  Unnormalized:")
    print(cd_dryair)

    print("\n  Normalizing:")
    cd_dryair.normalize_names()

    print("\n  Normalized:")
    print(cd_dryair)

    print("\n\nTest 2: Static")
    cd_dryair = chemdist(h_dryair)

    print("  Unnormalized:")
    print(cd_dryair)

    print("\n  Normalizing:")
    cd_dryair.normalize_names(force_static=True)

    print("\n  Normalized:")
    print(cd_dryair)

main()

结果如下：

Test 1: Not static
  Unnormalized:
{'N2': 78.084, 'O2': 20.947, 'Ar': 0.934, 'CO2': 0.035}

  Normalizing:
raw_chems is dict_keys(['N2', 'O2', 'Ar', 'CO2'])
Found Argon!
Checking N2
Checking O2
Checking CO2
Checking _N2
Checking _O2
Checking _CO2

  Normalized:
{'Ar': 0.934, '_N2': 78.084, '_O2': 20.947, '_CO2': 0.035}


Test 2: Not static
  Unnormalized:
{'N2': 78.084, 'O2': 20.947, 'Ar': 0.934, 'CO2': 0.035}

  Normalizing:
raw_chems is ('N2', 'O2', 'Ar', 'CO2')
Found Argon!
Checking N2
Checking O2
Checking Ar
Checking CO2

  Normalized:
{'_N2': 78.084, '_O2': 20.947, '_Ar': 0.934, '_CO2': 0.035}

在测试 1 中，通过在 raw_chems 中显式搜索找到元素 'Ar'。然而，当迭代raw_chems 时，元素'Ar' 永远不会出现（"Checking Ar" 永远不会出现）。

在测试 2 中，raw_chems 被强制转换为元组，"Checking Ar" 按预期出现。

另外，比较最终的标准化对象内容：在测试 1 中，'Ar' 键没有像在测试 2 中那样被替换为 '_Ar'。'Ar' 是测试 1 中唯一没有被替换的键以下划线为前缀。

我对这个问题的原因有两个猜测：dict_keys 有一些对每个人都很明显的行为，或者因为我正在继承 dict 而发生了一些奇怪的事情。可能是两者的结合。

在有人无偿尝试更改我要问的问题之前，我要解决的大问题是将 dict 键重命名为规范形式（HH、H2 和 molecular hydrogen都代表同一件事）。虽然这对于某些人来说可能是一个更有趣的问题，但我问的是消失的键，所以请关注 x ，而不是你想象的 y ... :)

Answer 1

在 python 3 中，dict.keys() 是关于实际键和更改的视图，如果字典键发生变化。如果您遍历键，则不得更改字典的键。

Answer 2

dict.keys() 在 Python 3 下返回字典键的视图。当您更改字典的键时，您也更改了dict.keys() 的内容。这可能会导致项目被跳过，就像您在迭代列表时删除项目一样：

假设您即将处理O2：

    N2
--> O2
    Ar
    CO2

您处理它并删除O2 并添加_O2。在此过程中，Ar 滑入包含O2 的槽中。

    N2
--> Ar
    CO2
    _O2

现在您继续循环的下一次迭代，它将“当前项”指针前进到下一项：

    N2
    Ar
--> CO2
    _O2

你刚刚跳过了Ar。

如您所见，一种解决方案是：在对密钥进行迭代之前复制密钥。另一种解决方案是构建一个新字典而不是修改现有字典。我通常推荐这种方法，因为它可以使您的代码在此过程中更加干净。

第三种解决方案是以相反的顺序迭代列表，这样当您删除一个项目时，您仍然需要处理的项目不会移动；但是，不保证字典键按任何特定顺序排列。尽管它们在您使用的 Python 版本中，但您不应该依赖它。