为什么（某些）dict 视图是可散列的？

Question

在 python 3 中，keys()、values() 和 items() 方法提供了它们各自元素的 dynamic views。这些被反向移植到 python 2.7 并且在那里以viewkeys、viewvalues 和viewitems 的形式提供。我在这里可以互换地指代它们。

对此有什么合理的解释：

#!/usr/bin/python3.4
In [1]: hash({}.keys())
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-3727b260127e> in <module>()
----> 1 hash({}.keys())

TypeError: unhashable type: 'dict_keys'

In [2]: hash({}.items())
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-2-decac720f012> in <module>()
----> 1 hash({}.items())

TypeError: unhashable type: 'dict_items'

In [3]: hash({}.values())
Out[3]: -9223363248553358775

我觉得这很令人惊讶。

---

python 文档glossary on "hashable" 说：

一个对象是可哈希的，如果它有一个永远不会改变的哈希值 在其生命周期内（它需要一个__hash__() 方法），并且可以 与其他对象相比（它需要一个__eq__() 方法）。可散列 比较相等的对象必须具有相同的哈希值。

好的，第一部分实际检查出来了； dict_values 对象的哈希值似乎不会在其生命周期内发生变化——即使它的基础值肯定会发生变化。

In [11]: d = {}

In [12]: vals = d.values()

In [13]: vals.__hash__()
Out[13]: -9223363248553358718

In [14]: d['a'] = 'b'

In [15]: vals
Out[15]: dict_values(['b'])

In [16]: vals.__hash__()
Out[16]: -9223363248553358718

但是关于__eq__()...的部分实际上并没有。

In [17]: {'a':'a'}.values().__eq__('something else')
Out[17]: NotImplemented

所以...是的。有人能理解这一点吗？三个viewfoo 方法中只有dict_values 对象是可散列的，是否存在这种不对称的原因？

Answer 1

我相信这是因为viewitems 和viewkeys 提供了自定义丰富的比较功能，但viewvalues 没有。 Here是每种视图类型的定义：

PyTypeObject PyDictKeys_Type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)
    "dict_keys",                                /* tp_name */
    sizeof(dictviewobject),                     /* tp_basicsize */
    0,                                          /* tp_itemsize */
    /* methods */
    (destructor)dictview_dealloc,               /* tp_dealloc */
    0,                                          /* tp_print */
    0,                                          /* tp_getattr */
    0,                                          /* tp_setattr */
    0,                                          /* tp_reserved */
    (reprfunc)dictview_repr,                    /* tp_repr */
    &dictviews_as_number,                       /* tp_as_number */
    &dictkeys_as_sequence,                      /* tp_as_sequence */
    0,                                          /* tp_as_mapping */
    0,                                          /* tp_hash */
    0,                                          /* tp_call */
    0,                                          /* tp_str */
    PyObject_GenericGetAttr,                    /* tp_getattro */
    0,                                          /* tp_setattro */
    0,                                          /* tp_as_buffer */
    Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_HAVE_GC,/* tp_flags */
    0,                                          /* tp_doc */
    (traverseproc)dictview_traverse,            /* tp_traverse */
    0,                                          /* tp_clear */
    dictview_richcompare,                       /* tp_richcompare */
    0,                                          /* tp_weaklistoffset */
    (getiterfunc)dictkeys_iter,                 /* tp_iter */
    0,                                          /* tp_iternext */
    dictkeys_methods,                           /* tp_methods */
    0,
};

PyTypeObject PyDictItems_Type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)
    "dict_items",                               /* tp_name */
    sizeof(dictviewobject),                     /* tp_basicsize */
    0,                                          /* tp_itemsize */
    /* methods */
    (destructor)dictview_dealloc,               /* tp_dealloc */
    0,                                          /* tp_print */
    0,                                          /* tp_getattr */
    0,                                          /* tp_setattr */
    0,                                          /* tp_reserved */
    (reprfunc)dictview_repr,                    /* tp_repr */
    &dictviews_as_number,                       /* tp_as_number */
    &dictitems_as_sequence,                     /* tp_as_sequence */
    0,                                          /* tp_as_mapping */
    0,                                          /* tp_hash */
    0,                                          /* tp_call */
    0,                                          /* tp_str */
    PyObject_GenericGetAttr,                    /* tp_getattro */
    0,                                          /* tp_setattro */
    0,                                          /* tp_as_buffer */
    Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_HAVE_GC,/* tp_flags */
    0,                                          /* tp_doc */
    (traverseproc)dictview_traverse,            /* tp_traverse */
    0,                                          /* tp_clear */
    dictview_richcompare,                       /* tp_richcompare */
    0,                                          /* tp_weaklistoffset */
    (getiterfunc)dictitems_iter,                /* tp_iter */
    0,                                          /* tp_iternext */
    dictitems_methods,                          /* tp_methods */
    0,
};

PyTypeObject PyDictValues_Type = {
    PyVarObject_HEAD_INIT(&PyType_Type, 0)
    "dict_values",                              /* tp_name */
    sizeof(dictviewobject),                     /* tp_basicsize */
    0,                                          /* tp_itemsize */
    /* methods */
    (destructor)dictview_dealloc,               /* tp_dealloc */
    0,                                          /* tp_print */
    0,                                          /* tp_getattr */
    0,                                          /* tp_setattr */
    0,                                          /* tp_reserved */
    (reprfunc)dictview_repr,                    /* tp_repr */
    0,                                          /* tp_as_number */
    &dictvalues_as_sequence,                    /* tp_as_sequence */
    0,                                          /* tp_as_mapping */
    0,                                          /* tp_hash */
    0,                                          /* tp_call */
    0,                                          /* tp_str */
    PyObject_GenericGetAttr,                    /* tp_getattro */
    0,                                          /* tp_setattro */
    0,                                          /* tp_as_buffer */
    Py_TPFLAGS_DEFAULT | Py_TPFLAGS_HAVE_GC,/* tp_flags */
    0,                                          /* tp_doc */
    (traverseproc)dictview_traverse,            /* tp_traverse */
    0,                                          /* tp_clear */
    0,                                          /* tp_richcompare */
    0,                                          /* tp_weaklistoffset */
    (getiterfunc)dictvalues_iter,               /* tp_iter */
    0,                                          /* tp_iternext */
    dictvalues_methods,                         /* tp_methods */
    0,
};

请注意，tp_richcompare 定义为 dictview_richcompare 用于 items 和 keys，但不是 values。现在，documentation for __hash__ 是这样说的：

覆盖__eq__() 且未定义__hash__() 的类将其__hash__() 隐式设置为None。

...

如果覆盖__eq__()的类需要保留实现 来自父类的__hash__()，必须告诉解释器 通过设置__hash__ = <ParentClass>.__hash__ 显式设置。

如果没有覆盖__eq__() 的类希望抑制散列 支持，它应该在类定义中包含__hash__ = None。`

所以，因为items/keys 覆盖__eq__()（通过提供tp_richcompare 函数），他们需要明确定义__hash__ 等于父级的，以保留其实现。因为values没有覆盖__eq__()，它从object继承了__hash__，因为tp_hash和tp_richcompareget inherited from the parent if they're both NULL：

该字段与 tp_richcompare 一起被子类型继承：a 子类型继承 tp_richcompare 和 tp_hash，当 子类型的 tp_richcompare 和 tp_hash 都是 NULL。

dict_values 的实现并没有阻止这种自动继承这一事实可能被认为是一个错误。