编程语言 - Python 3 新特性介绍

print() 函数

# python 2
>>> print "hello", "world"
hello world
>>> print("hello", "world")
('hello', 'world')

# python 3
>>> print("hello", "world")
hello world

// 和 /

>>> 5 // 2
2
>>> 5 / 2
2.5

__bool__()

它替换掉了 __nonzero__() 方法。

整数类型

Python 3 不再区分 int 和 long 两种整数类型，只提供 int 一种类型（其行为和 Python 2 中的 long 类似）。

Python 3 移除了 sys.maxint 常量，以后可以使用 sys.maxsize 替代。

八进制字面量（Octal literal）的书写形式发生了变化，比如，从 0720 变为 0o720。

二进制字面量（Binary literal）的书写形式形如 0b1010 ，还可以通过内建函数 bin() 生成任意数 字的二进制字面量：

>>> bin(8410)
'0b10000011011010'

字符串和字节序列

Python 3 使用 str 类型存储字符串，使用 byte 表示字节序列。 str 默认使用 Unicode 编码存 储数据，不再需要（但是依然可以）使用 u"" 前缀表示 Unicode 字符串。

字节序列 bytes 属于不可变类型，和它相对应的可变类型是字节数组 bytearray。

... bytes objects are sequences of integers (akin to a tuple), for a bytes object `b`, `b[0]`
will be an integer, while `b[0:1]` will be a bytes object of length 1.

... bytearray objects are sequences of integers (akin to a list), for a bytearray object `b`,
`b[0]` will be an integer, while `b[0:1]` will be a bytearray object of length 1.

字节序列字面量（bytes literal）通过前缀 b 或 B 构造，比如， b"abc" 。

Only ASCII characters are permitted in bytes literals (regardless of the declared source code
encoding). Any binary values over 127 must be entered into bytes literals using the appropriate
escape sequence.

While bytes literals and representations are based on ASCII text, bytes object actually behave
like immutable sequences of integers, with each value in the sequence restricted such that
0 <= x < 256.

>>> b"\127a"
b'Wa'
>>> b"\x57a"
b'Wa'
>>> br"\x57a"
b'\\x57a'
>>> bytes(10)
b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
>>> bytes([1, 2, 3])
b'\x01\x02\x03'

字节数组没有对应的字面量形式，它的对象必须通过 bytearray 构造函数创建。

>>> bytearray(10)
bytearray(b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00')
>>> bytearray(b"\xf0\xf1")      # Copy existing binary data via the buffer protocol.
bytearray(b'\xf0\xf1')

更详细的说明参见 官方 ChangeLog 。

默认编码

CPython 3 使用 UTF8 作为默认编码（ sys.getdefaultencoding() ），也就是说：

• 不用再为源代码文件头部添加 # coding=utf-8 ；
• Unicode 字段串可以直接写入文件或打印到终端；
• encode() 和 decode 默认使用 UTF8 编码，等等。

True 和 False

CPython 2 中，True 和 False 使用全局变量实现。 Python 3 将 True 和 False 设计为语言 关键字，不再允许对其重新赋值。

nonlocal 关键字

Python 3 新增关键字 nonlocal 用于声明非局部变量（a variable in an outer but non-global scope）。

def foo():
    c = 1
    def bar():
        nonlocal c
        c = 12
    bar()

unpacking

>>> a, b, *rest = range(10)
>>> a, *rest, b = range(10)
>>> *rest, a, b = range(10)

Keyword-only 参数

# Python 2 and Python 3
def f(a, b, *args, option=True):
    ...

# Python 3 only
def g(a, b, *, option=True):
    ...

f(1, 2, option=True)    # Yes
g(1, 2, option=True)    # Yes
g(1, 2, False)          # No

> If you somehow are writing for a Python 3 only codebase, I highly recommend making all your
> keyword arguments keyword only, especially keyword arguments that represent "options".

字典和集合 comprehension

{x for x in stuff}          # Set comprehension
{k: v for k, v in stuff}    # Dict comprehension

有序字典

collections.OrderedDict 类可以实现有序字典。 具体参见 PEP 372 。

集合字面量

{}              # Empty dictionary
{1, 2}          # set(1, 2)

with 语句

>>> with open('mylog.txt') as infile, open('a.out', 'w') as outfile:
...     for line in infile:
...         if '<critical>' in line:
...             outfile.write(line)

异常相关

新增了 OSError 类的子细，细化异常场景：

+-- OSError
|    +-- BlockingIOError
|    +-- ChildProcessError
|    +-- ConnectionError
|    |    +-- BrokenPipeError
|    |    +-- ConnectionAbortedError
|    |    +-- ConnectionRefusedError
|    |    +-- ConnectionResetError
|    +-- FileExistsError
|    +-- FileNotFoundError
|    +-- InterruptedError
|    +-- IsADirectoryError
|    +-- NotADirectoryError
|    +-- PermissionError
|    +-- ProcessLookupError
|    +-- TimeoutError

Python 3 强制要求所有异常类均需继承自 BaseException ，并且不再允许使用字符串异常（String Exceptions）。 一般应用的异常可以使用 Exception 作为基类，而需要定义像 SystemExit ， KeyboardInterrupt 这类顶级异常时，才使用 BaseException 。

同时，需要捕获所有非顶级异常的场合的建议用法是： except Exception 。

PEP 3134 定义了新的链式异常（Exception Chaining）语法：

>>> try:
...     raise Exception("A")
... except:
...     raise Exception("B")
...
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 2, in <module>
Exception: A

During handling of the above exception, another exception occurred:

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 4, in <module>
Exception: B

或者

>>> raise Exception("B") from Exception("A")

或者

>>> raise Exception("B") from None      # To suppress original exception context.

迭代器

在 Python 3 中， range ， zip ， map ， dict.values 等等函数的返回值都是迭代器。

• Python 3 将 range() ， zip() 和 map() 等实现为实现了迭代器协议的类，同时移除了 xrange() 函数。

>>> type(range)
<class 'type'>

• dict.keys(), dict.items() 和 dict.values() 返回实现迭代器协议的 view 对象。同时， Python 3 移除了 dict.iterkeys(), dict.iteritems() 和 dict.itervalues() 等方法。

异构类型比较

Python 2 中任意的不同类型间可以参与比较操作，这个特性可能会造成很多潜在的问题。 Python 3 在没有明显 自然顺序（meaningful natural ordering）的数据类型进行大小比较操作（ <, <=, >=, > ） 时会抛出 TypeError 异常。

# Python 2
>>> 1 > "2"
False
>>> zip > 1

# Python 3
>>> 1 > "2"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: '>' not supported between instances of 'int' and 'str'

• 1 < '', 0 > None, None < None 等等表达式会抛出异常。
• 函数 sorted() 和 list.sort() 不再支持 cmp 参数。同时，参数 key 和 reverse 也 被设定为 keyword-only 参数。
• 类不再支持 __cmp__() 方法。内建 cmp 函数也被移除（If you really need the cmp() functionality, you could use the expression (a > b) - (a < b) as the equivalent for cmp(a, b) ）。

yield from 关键字

asyncio 异步库的语法基础。 它对 yield 关键 字的语法进行了扩展，为 Python 方便地实现功能完整的原生协程提供了基础。详情参见 PEP 380 。

# Instead of writing
for i in gen():
    yield i

# Just write
yield from gen()

# Also
def dup(n):
    for i in range(n):
        yield from [i, i]

memoryview 类

>>> with memoryview(b'abcdefgh') as v:
...     print(v.tolist())
[97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104]

abc.ABC 类

类装饰器

函数注解

Python 解释器目前只将注解信息存储于函数对象的 __annotations__ 属性中，第三方库或者 IDE 可以利 用这些信息实现其它功能。

def f(a: int, b: int = 2) -> int:
    ...

类型注解

ls: List[int] = []
dt: Dict[str, int] = {}

相对引入

Python 3 只允许 from .[module] import name 形式的相对引入（relative import）语法。其它不以 . 开始的模块路径都被当成绝对引入（absolute imports）处理。详见 PEP 328 。

具体说来，对于下面的包结构：

package/
    __init__.py
    subpackage1/
        __init__.py
        moduleX.py
        moduleY.py
    subpackage2/
        __init__.py
        moduleZ.py
    moduleA.py

下面的相对引入方式是合法的：

# A single leading dot indicates a relative import, starting with the current package. Two or
# more leading dots give a relative import to the parent(s) of the current package, one level
# per dot after the first.
from .moduleY import spam
from .moduleY import spam as ham
from . import moduleY
from ..subpackage1 import moduleY
from ..subpackage2.moduleZ import eggs
from ..moduleA import foo
from ...package import bar
from ...sys import path

元类语法

设定元素的语法发生了变化：

# Python 2
class C(object):
    __metaclass__ = M
    ...

# Python 3
class C(metaclass=M):       # and default to new-style classes
    ...

Python 3 不再支持模块全局变量 __metaclass__ 。

__pycache__

.pyc 文件名添加解释器版本信息，并统一存储到包目录下的 __pycache__ 目录中。

可以通过模块 __cached__ 属性获取该模块的缓存文件路径；通过模块 imp.get_tag() 函数获取解释器 版本标签。

>>> import collections
>>> collections.__cached__
'/usr/lib/python3.6/collections/__pycache__/__init__.cpython-36.pyc'
>>> import imp
>>> imp.get_tag()
'cpython-36'

functiontools.lru_cache 装饰器

提供 LRU 缓存功能（memoizing）的函数装饰器，可以节省函数内的比较昂贵的计算量，比如 IO 操作等。装饰 器内部使用字典对象存储缓存数据，使用被装饰函数的参数做为查询键值（这些参数需要具有 hashable 特性）。

该装饰器为被装饰函数添加了 cache_info 和 cache_clear 属性。用户可以通过 cache_info() 获 取缓存命中率等统计数据，调用 cache_clear() 清理缓存数据。

>>> import functools
>>> @functools.lru_cache(maxsize=32)
... def get(num):
...     return "HI"
...
>>> get(1)
'HI'
>>> get.cache_info()
CacheInfo(hits=0, misses=1, maxsize=32, currsize=1)
>>> get.cache_clear()
>>> get.cache_info()
CacheInfo(hits=0, misses=0, maxsize=32, currsize=0)

threading.Barrier 类

The threading module has a new Barrier synchronization class for making multiple threads wait until all of them have reached a common barrier point. Barriers are useful for making sure that a task with multiple precondictions does not run until all of the predecessor tasks are complete.

Barriers can work with an arbitrary number of threads. This is a generalization of a Rendezvous which is defined for only two threads.

datetime.timezone 类

datetime 模块新增了一个实现了 tzinfo 接口的 timezone 类。通过它可以可以为 datetime 对象添加时区信息。

>>> from datetime import datetime, timezone, timedelta
>>> datetime.now()
datetime.datetime(2017, 11, 23, 20, 32, 28, 388215)
>>> datetime.now(timezone(timedelta(hours=8)))
datetime.datetime(2017, 11, 23, 20, 33, 11, 393631, tzinfo=datetime.timezone(datetime.timedelta(0, 28800)))
>>> datetime.now(timezone(timedelta(hours=9)))
datetime.datetime(2017, 11, 23, 21, 33, 33, 458728, tzinfo=datetime.timezone(datetime.timedelta(0, 32400)))

ContextDecorator 类

contextlib.contextmanager() 装饰过的函数，可以用作上下文管理器和装饰器。这个双重功能通过 ContextDecorator 类实现。

@contextmanager
def track_entry_and_exit(name):
    ...
    yield
    ...

# Usable as a context manager
with track_entry_and_exit("widget loader"):
    load_widget()

# Also usable as a decorator
@track_entry_and_exit("widget loader")
def activity():
    load_widget()

html.escape 函数

escape 函数目前是 html 模块提供的唯一函数，它将 HTML 特殊字符进行转义。

>>> import html
>>> html.escape('x > 2 && x < 7')
'x &gt; 2 &amp;&amp; x &lt; 7'

super 函数

super() 函数不用指定参数就可以自动选择合适的类或实例。详情参见 PEP 3135

被删除函数

• apply()
• coerce()
• execfile() - 可以使用 exec(open(fn).read()) 实现相同功能。
• file() - 可以使用 open() 或者 io.open() 实现相同功能。
• reduce() - 可以使用 functools.reduce() 或者 for 循环实现相同功能。
• reload() - 可以使用 imp.reload() 实现相同功能。
• dict.has_key() - 可以使用 in 操作符实现相同功能。