盘一盘 Python 3.10 的新特性：Python 竟开始支持 switch-case 语句了？！

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2023年10月09日 01:08 · 阅读数 34

就在几天前，Python 官方发布了 Python 3.10.0 正式版本（4/10/2021）和 Python 3.11.0a1 alpha 测试版（5/10/2021）。

大家好，我是披着狼皮的羊。今天向大家介绍介绍 Python 3.10 中的新特性。

更直观的错误信息

标识错误的小箭头

在新版本的 Python 中，指示小箭头能更准确的定位到错误的位置了：

Python 3.9	Python 3.10
>>> foo(x, z for z in range(10), t, w) File "<stdin>", line 1 foo(x, z for z in range(10), t, w) ^SyntaxError: Generator expression must be parenthesized	>>> foo(x, z for z in range(10), t, w) File "<stdin>", line 1 foo(x, z for z in range(10), t, w) ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^SyntaxError: Generator expression must be parenthesized

Python 3.9

Python 3.10

>>> foo(x, z for z in range(10), t, w)  File "<stdin>", line 1    foo(x, z for z in range(10), t, w)           ^SyntaxError: Generator expression must be parenthesized

>>> foo(x, z for z in range(10), t, w)  File "<stdin>", line 1    foo(x, z for z in range(10), t, w)           ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^SyntaxError: Generator expression must be parenthesized

`SyntaxError`

SyntaxError 也能根据问题原因给出更详细的错误信息了，不再只是 invalid syntax。

Python 3.9	Python 3.10
>>> if True File "<stdin>", line 1 if True ^SyntaxError: invalid syntax	>>> if True File "<stdin>", line 1 if True ^SyntaxError: expected ':'
>>> while a = b: File "<stdin>", line 1 while a = b: ^SyntaxError: invalid syntax	>>> while a = b: File "<stdin>", line 1 while a = b: ^^^^^SyntaxError: invalid syntax. Maybe you meant '==' or ':=' instead of '='?
>>> {x, y for x, y in zip('abcd', '1234')} File "<stdin>", line 1 {x, y for x, y in zip('abcd', '1234')} ^SyntaxError: invalid syntax	>>> {x, y for x, y in zip('abcd', '1234')} File "<stdin>", line 1 {x, y for x, y in zip('abcd', '1234')} ^^^^SyntaxError: did you forget parentheses around the comprehension target?

Python 3.9

Python 3.10

>>> if True  File "<stdin>", line 1    if True           ^SyntaxError: invalid syntax

>>> if True  File "<stdin>", line 1    if True           ^SyntaxError: expected ':'

>>> while a = b:  File "<stdin>", line 1    while a = b:            ^SyntaxError: invalid syntax

>>> while a = b:  File "<stdin>", line 1    while a = b:          ^^^^^SyntaxError: invalid syntax. Maybe you meant '==' or ':=' instead of '='?

>>> {x, y for x, y in zip('abcd', '1234')}  File "<stdin>", line 1    {x, y for x, y in zip('abcd', '1234')}          ^SyntaxError: invalid syntax

>>> {x, y for x, y in zip('abcd', '1234')}  File "<stdin>", line 1    {x, y for x, y in zip('abcd', '1234')}     ^^^^SyntaxError: did you forget parentheses around the comprehension target?

`NameError` 和 `AttributeError`

当找不到属性/变量时，PyErr_Display() 将打印类似属性/变量名称的建议：

Python 3.9	Python 3.10
>>> import collections>>> collections.nametapleTraceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> File "<LONG_LONG_PATH>\Python39\lib\collections\__init__.py", line 68, in __getattr__ raise AttributeError(f'module {__name__!r} has no attribute {name!r}')AttributeError: module 'collections' has no attribute 'nametaple'	>>> import collections>>> collections.nametapleTraceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module>AttributeError: module 'collections' has no attribute 'nametaple'. Did you mean: 'namedtuple'?

Python 3.9

Python 3.10

>>> import collections>>> collections.nametapleTraceback (most recent call last):  File "<stdin>", line 1, in <module>  File "<LONG_LONG_PATH>\Python39\lib\collections\__init__.py", line 68, in __getattr__    raise AttributeError(f'module {__name__!r} has no attribute {name!r}')AttributeError: module 'collections' has no attribute 'nametaple'

>>> import collections>>> collections.nametapleTraceback (most recent call last):  File "<stdin>", line 1, in <module>AttributeError: module 'collections' has no attribute 'nametaple'. Did you mean: 'namedtuple'?

对于面向 Notepad 编程的程序员们，这特性还是非常有用的（只要单词拼写得不太离谱）。

后记：

看看上方错误信息中的：
f'module {__name__!r} has no attribute {name!r}
用了这么久的 f-string，但 !r 我还是第一次见过，上网查了查，原来它表示的是 repr(__name__)。

这算是 Python 的一个语法糖吧，学废了（没啥用，可读性又不高，适合装装 B）。

更多 f-string 的小技巧，请见这篇 Medium 文章。

关于类型提示（Type Hints）的新特性

要想标注一个参数可以是 int 或 float 的话，之前我们是这么做的：

from typing import Union

def add_one(num: Union[int, float]) -> Union[int, float]:
    return num + 1

Python 3.10 引进了一个新的类型并集运算符（type union operator），语法为 X | Y：

def add_one(num: int | float) -> int | float:
    return num + 1

这样的写法更加清晰明了，预计在未来的某个版本 typing.Union 就会荣休了 ……

这语法也适用于 isinstace() 和 issubclass() 中：

>>> isinstance(1, int | str)
True

结构化模式匹配 —— match-case 语句

大更新！Python 支持 ~~switch-case~~ match-case 啦！

match subject:
    case <pattern_1>:
        <action_1>
    case <pattern_2>:
        <action_2>
    case <pattern_3>:
        <action_3>
    case _:
        <action_wildcard>

match 语句将 subject 表达式与 case 语句中的每个模式（pattern）从上到下进行比较，直到找到匹配的模式。若找不到匹配的表达式，则匹配 _ 通配符（wildcard）（如有），实际上它就是其它语言中的 default 关键字。

示例：

def http_error(status):
    match status:
        case 400:
            print("Bad request")
        case 404:
            print("Not found")
        case 418:
            print("I'm a teapot")
        case _:
            print("Something's wrong with the internet")

在我看来，相较于其它语言中的 switch-case，Python 的 match-case 有几个特点：

无需 break 关键字

由于 Python 在匹配成功后就停止了，因此我们不能（这将会抛出 SyntaxError）也不用在每个 case 代码块结尾写 break。这是不是代表我们不能像其它语言一样堆叠多个 case？

switch(status) {
    case 401:
    case 403:
    case 404:
        System.out.println("Not allowed");
        break;
    default:
        System.out.println("Something's wrong with the internet");
}

其实不然。我们能用 | 来结合多个模式（这是模式匹配中唯一支持的运算符）：

match status:
    case 401 | 403 | 404:
        print("Not allowed")
    case _:
        print("Something's wrong with the internet")
}

简单明了，非常的 Pythonic！

多种模式

支持的模式有以下这几种：

字面常数（literal）模式

如：int、float、string、bool 和 None，但 f-string 不行，毕竟它不是字面常数。

注意，我们是不能把变量中的值当作匹配模式的：
```
FULL_SCORE = 100
my_score = 20
match my_score:
    case FULL_SCORE:
        print("Congratulations!")
print(FULL_SCORE)  # FULL_SCORE 的值被更改为 20
```
match-case 会把它当作捕获模式（下面会提到），并将 my_score 赋值给 FULL_SCORE。

捕获模式，作为匹配表达式的赋值目标，例：

match greeting:
    case "":
        print("Hello!")
    case name:
        print(f"Hi {name}!")
if name == "Santa":      # <-- 可能抛出 UnboundLocalError
    ...                  # 当 greeting 不为空时没问题

在匹配每个 case 子句时，一个名称最多只能绑定一次，有两个具有重合名称的捕获模式是错误的：

match data:
    case [x, x]:  # SyntaxError: multiple assignments to name 'x' in pattern
        ...

通配符模式

_ 在这里不作为变量名称，而是一种特殊的模式。它始终匹配但从不绑定值：
```
match data:
    case [_, _]:
        print("Some pair")
        print(_)  # NameError: name '_' is not defined
```
注意：如果你上方使用了名叫 _ 的变量，这里不会抛出错误，但得到的值是你之前所定下的值，和这里毫无关系，别搞混了~
常量值模式

属性和枚举类（enum.Enum）也能作为模式，这里就不多做解释了。
序列模式和
映射模式

list、tuple、dict 等都能作为模式，并且能配合 * 或 ** 和通配符使用，像是：
- [*_] 匹配任意长度的 list;
- (_, _, *_) 匹配长度至少为 2 的 tuple。

类模式

废话不多说，例子如下：

class Point:
    x: int
    y: int

def location(point):
    match point:
        case Point(x=0, y=0):
            print("Origin is the point's location.")
        case Point(x=0, y=y):
            print(f"Y={y} and the point is on the y-axis.")
        case Point(x=x, y=0):
            print(f"X={x} and the point is on the x-axis.")
        case Point():
            print("The point is located somewhere else on the plane.")
        case _:
            print("Not a point")

这个模式也可以和通配符配合使用，举例来说：

Sandwich(cheese=_) 检查匹配的 Sandwich 对象是否具有属性 cheese。

case 块中的 if 子句

我们可以在模式中添加一个 if 子句，称为 guard（守卫）。即使模式匹配，如果 guard 为 False，match 将继续尝试匹配下一个 case 块。

 match point:
     case Point(x, y) if x == y:
         print(f"The point is located on the diagonal Y=X at {x}.")
     case Point(x, y):
         print(f"Point is not on the diagonal.")

新增/优化的函数与模块

新增 `int.bit_count`

int 中的新方法，返回给定整数的二进制展开式中 1 的数量。示例：

>>> n = 19
>>> bin(n)
'0b10011'
>>> n.bit_count()
3
>>> (-n).bit_count()
3

`zip()` 内建函数新增可选参数 `strict`

strict 参数（预设值为 False）用于要求 zip() 函数检查 iterables 的长度是否相同，如果它们不相同，则抛出 ValueError：

>>> list(zip(range(3), ['fee', 'fi', 'fo', 'fum'], strict=True))
Traceback (most recent call last):
  ...
ValueError: zip() argument 2 is longer than argument 1

新增内建函数 `aiter()` 和 `anext()`

与 iter() 和 next() 对应，用于异步编程。aiter() 返回异步的迭代器，等同于调用 x.__aiter__()。当 await 时，anext() 调用 __anext__()，返回异步迭代器的下一项。异步迭代器耗尽时抛出 StopAsyncIteration。

【Python 3.11】新增 `math.cbrt`

与 math.sqrt 类似，返回 x 的立方根。该方法会映射到 C 语言标准库中的 double cbrt(double arg);。

也许你会问，x ** (1/3) 就能解决的问题，这函数岂不是可有可无？

其实答案很简单 —— 防坑。

如果让你实现这个函数你多半会这么做：

def cbrt(x):
    return x ** (1/3)

但当参数 x 小于 0 的时候，问题就出现了：

>>> cbrt(-27)  # 返回结果应该是: -3
(1.5000000000000004+2.598076211353316j)

要想正确地返回结果，应该这么写：

def cbrt(x):
    if x < 0:
        return -(-x) ** (1/3)
    else:
        return x ** (1/3)

这么细致的东西，相信大家也不会注意。看不见，找不着的 bug 油然而生。关于这个东西，Python 的贡献者 —— Mark Dickinson 是这么说的：

Of course, even with math.cbrt in the standard library people will still fall into the x**(1/3) trap, but at least we then have a decent replacement to point them to.

此外，x ** (1/3) 也可能会有精度上的问题。至于速度的话，暂时没看到一个答案，但我猜想 math.cbrt 肯定会快些，毕竟少了运算符重载的时间。当然，现在还言之过早，得等 Python 3.11 发布后再测试才有个定论。

【Python 3.11】移除 `@asyncio.coroutine` 装饰器

在 Python 3.5 有了 async def 这个新语法，@asyncio.coroutine 装饰器就不需要了。该函数自 Python 3.8 起已被弃用，原计划在 Python 3.10 中删除该函数。

官方文档上还有很多新特性就不一一列举了，有兴趣的小伙伴们可到官网看看。

就这样，拜了个拜。

转载自:https://juejin.cn/post/7015982514430804005

盘一盘 Python 3.10 的新特性：Python 竟开始支持 switch-case 语句了？！

更直观的错误信息

标识错误的小箭头

SyntaxError

NameError 和 AttributeError

后记：

关于类型提示（Type Hints）的新特性

结构化模式匹配 —— match-case 语句

新增/优化的函数与模块

新增 int.bit_count

zip() 内建函数新增可选参数 strict

新增内建函数 aiter() 和 anext()

【Python 3.11】新增 math.cbrt

【Python 3.11】移除 @asyncio.coroutine 装饰器

`SyntaxError`

`NameError` 和 `AttributeError`

新增 `int.bit_count`

`zip()` 内建函数新增可选参数 `strict`

新增内建函数 `aiter()` 和 `anext()`

【Python 3.11】新增 `math.cbrt`

【Python 3.11】移除 `@asyncio.coroutine` 装饰器