Python 为何能支持任意的真值判断？

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Python 在涉及真值判断（Truth Value Testing）时，语法很简便。

好比，在判断某个对象是否不为 None 时，或者判断容器对象是否不为空时，并不须要显示地写出判断条件，只须要在 if 或 while 关键字后面直接写上该对象便可。

下图以列表为例，if my_list 这个简短的写法能够表达出两层意思：

若是须要做出相反的判断，即“若是为 None 或为空”，只须要写成if not my_list 便可。

不同凡响的真值判断方式

一般而言，当一个值自己是布尔类型时，写成"if xxx"（若是真），在语义上就很好理解。若是 xxx 自己不是布尔类型时，写成“if xxx”（若是某东西），则在语义上并很差理解。

在 C/C++/Java 之类的静态语言中，一般要先基于 xxx 做一个比较操做，好比“if (xxx == null)”，以此获得一个布尔类型的值的结果，而后再进行真值判断。不然的话，若“if xxx”中有非布尔类型的值，则会报类型错误。

Python 这门动态语言在这种场景中表现出了一种灵活性，那么，咱们的问题来了：为何 Python 不须要先作一次比较操做，直接就能对任意对象做真值判断呢？

先来看看文档 中对真值判断的描述：

简单而言，Python 的任何对象均可以用在 if 或 while 或布尔操做（and、or、not）中，默认状况下认为它是 true，除非它有__bool__() 方法返回False 或者有__len__() 方法返回0 。

对于前面的例子，my_list 没有__bool__() 方法，可是它有__len__() 方法，因此它是否为 true，取决于这个方法的返回值。

真值判断的字节码

接着，咱们继续刨根问底：Python 为何能够支持如此宽泛的真值判断呢？在执行if xxx 这样的语句时，它到底在作些什么？

对于第一个问题，Python 有个内置的 bool() 类型，能够将任意对象转化成布尔值。那么，这是否意味着 Python 在进行真值判断时，会隐式地 调用 bool() 呢（即转化成if bool(xxx)）？（答案为否，下文有分析）

对于第二个问题，能够先用dis 模块来查看下：

POP_JUMP_IF_FALSE指令对应的是 if 语句那行，它的含义是：

If TOS is false, sets the bytecode counter to target. TOS is popped.

若是栈顶元素为 false，则跳转到目标位置。

这里只有跳转动做的描述，仍看不到一个普通对象是如何变成布尔对象的。

Python 在解释器中究竟是如何实现真值判断的呢？

真值判断的源码实现

在微信群友 Jo 的帮助下，我找到了 CPython 的源码（文件：ceval.c、object.c）：

能够看出，对于布尔类型的对象（即 Py_True 和 Py_False），代码会进入到快速处理的分支；而对于其它对象，则会用 PyObject_IsTrue() 计算出一个 int 类型的值。

PyObject_IsTrue() 函数在计算过程当中，依次会获取 nb_bool、mp_length 和 sq_length 的值，对应的应该就是 __bool__() 和 __len__() 这两个魔术方法的返回值。

这个过程就是前文中所引用的官方文档的描述，正是咱们想要找的答案！

另外，对于内置的 bool()，它的核心实现逻辑正是上面的 PyObject_IsTrue() 函数，源码以下（boolobject.c）：

因此，Python 在对普通对象做真值判断时，并无隐式地调用 bool()，相反它调用了一个独立的函数（PyObject_IsTrue()），而这个函数又被 bool() 所使用。

也就是说，bool() 与 if/while 语句对普通对象的真值判断，事实上是基本相同的处理逻辑。 知道了原理，就会明白if bool(xxx) 这种写法是画蛇添足的了（我曾见到过）。

至此，咱们已经回答了前文中提出的问题。

验证真值判断的过程

接下来，有 3 个测试例子，能够做进一步的验证：

你能够暂停而思考下：bool(Test1) 与 bool(Test1()) 各是什么结果？而后依次判断剩下的两个类，结果又会是什么？

揭晓答案：

bool(Test1)    # True
bool(Test2)    # True
bool(Test3)    # True

bool(Test1())  # True
bool(Test2())  # False
bool(Test3())  # True

缘由以下：

• 类对象没被实例化时，bool() 不会调用它的 __bool__() 或 __len__() 这两个魔术方法
• 类对象被实例化后，若同时存在 __bool__() 或 __len__() 魔术方法，则 bool() 会先调用 __bool__() 方法（PS：这个方法要求返回值必须为 bool 类型，所以只要有它，就必然不须要再用__len__() 方法来判断真假）

数字类型如何做真值判断？

除了这 3 个例子，还有一种状况值得验证，那就是对于数字类型，它们是怎么作真值判断的呢？

咱们能够验证一下数字类型是否拥有那两个魔术方法：

hasattr(2020, "__bool__")
hasattr(2020, "__len__")

不难验证出，数字拥有的是 __bool__() 魔术方法，并无__len__() 魔术方法，并且全部类型的数字其实被分红了两类：

• __bool__() 返回 False：全部表示 0 的数字，例如0, 0.0, 0j, Decimal(0), Fraction(0, 1)
• __bool__() 返回 True：全部其它非 0 的数字

文章小结

Python 中if xxx 这种简便的写法，虽然是正规的真值判断语法，并它但并不符合常规的语义。在 C/C++/Java 之类的语言中，要么 xxx 自己是布尔类型的值，要么是一种可返回布尔类型值的操做，可是在 Python 中，这个“xxx”居然还能够是任意的 Python 对象！

本文经过对文档、字节码和 CPython 解释器的源码逐步分析，发现了 Python 的真值判断过程并不简单，能够提炼出如下的几个要点：

• if/while 是隐性的布尔操做符： 它们除了有“判断”真假的做用，还具备隐式地将普通对象计算出布尔结果的功能。实际的操做是解释器根据“POP_JUMP_IF_FALSE”指令来完成的，其核心逻辑跟内置的 bool() 是共用了一个底层方法
• 真值判断过程依赖两个魔术方法： 除非被判断对象有__bool__() 方法返回False 或者有__len__() 方法返回0 ，不然布尔操做的结果都是 True。两个魔术方法老是会先计算__bool__()
• 数字类型也可作真值判断： 数字有__bool__() 魔术方法，但没有__len__() 魔术方法，除了表示 0 的数字为 False，其它数字都为 True

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