python|Python 为什么能支持任意的真值判断？ |布尔|

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【python|Python 为什么能支持任意的真值判断？】
作者：豌豆花下猫
来源：Python猫
Python 在涉及真值判断（Truth Value Testing）时，语法很简便。
比如，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，并不需要显示地写出判断条件，只需要在 if 或 while 关键字后面直接写上该对象即可。
下图以列表为例， if my_list 这个简短的写法可以表达出两层意思：

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如果需要作出相反的判断，即“如果为 None 或为空” ，只需要写成if not my_list 即可。
与众不同的真值判断方式通常而言，当一个值本身是布尔类型时，写成"if xxx"（如果真），在语义上就很好理解。如果 xxx 本身不是布尔类型时，写成“if xxx”（如果某东西），则在语义上并不好理解。
在 C/C++/Java 之类的静态语言中，通常要先基于 xxx 作一个比较操作，比如“if (xxx == null)” ，以此得到一个布尔类型的值的结果，然后再进行真值判断。否则的话，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，我们的问题来了：为什么 Python 不需要先做一次比较操作，直接就能对任意对象作真值判断呢？
先来看看文档中对真值判断的描述：

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简单而言， Python 的任何对象都可以用在 if 或 while 或布尔操作（and、or、not）中，默认情况下认为它是 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，但是它有__len__() 方法，所以它是否为 true ，取决于这个方法的返回值。
——真值判断的字节码
接着，我们继续刨根问底：Python 为什么可以支持如此宽泛的真值判断呢？在执行if xxx这样的语句时，它到底在做些什么？
对于第一个问题， Python 有个内置的 bool() 类型，可以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，可以先用dis 模块来查看下：

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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.
如果栈顶元素为 false ，则跳转到目标位置。
这里只有跳转动作的描述，仍看不到一个普通对象是如何变成布尔对象的。
Python 在解释器中到底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）：

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可以看出，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。分页标题
PyObject_IsTrue() 函数在计算过程中，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，正是我们想要找的答案！
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，源码如下（boolobject.c）：

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所以， Python 在对普通对象作真值判断时，并没有隐式地调用 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) 这种写法是多此一举的了（我曾见到过）。
至此，我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，可以作进一步的验证：

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你可以暂停而思考下：bool(Test1) 与 bool(Test1()) 各是什么结果？然后依次判断剩下的两个类，结果又会是什么？
揭晓答案：
bool(Test1) # Truebool(Test2) # Truebool(Test3) # Truebool(Test1()) # Truebool(Test2()) # Falsebool(Test3()) # True
原因如下：

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，因此只要有它，就必然不需要再用__len__() 方法来判断真假）

——数字类型如何作真值判断？
除了这 3 个例子，还有一种情况值得验证，那就是对于数字类型，它们是怎么做真值判断的呢？
我们可以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，并没有__len__() 魔术方法，而且所有类型的数字其实被分成了两类：

__bool__() 返回 False：所有表示 0 的数字，例如0, 0.0, 0j, Decimal(0), Fraction(0, 1)
__bool__() 返回 True：所有其它非 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 本身是布尔类型的值，要么是一种可返回布尔类型值的操作，但是在 Python 中，这个“xxx”竟然还可以是任意的 Python 对象！
本文通过对文档、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，可以提炼出以下的几个要点：

if/while 是隐性的布尔操作符：它们除了有“判断”真假的作用，还具有隐式地将普通对象计算出布尔结果的功能。实际的操作是解释器根据“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，否则布尔操作的结果都是 True 。两个魔术方法总是会先计算__bool__()
数字类型也可做真值判断：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 。分页标题

【来源：CDA数据分析师】
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