len(x) 击败 x.len()，从内置函数看 Python 的设计思想

内置函数是 Python 的一大特色，用极简的语法实现很多常用的操作。

它们预先定义在内置命名空间中，开箱即用，所见即所得。Python 被公认是一种新手友好型的语言，这种说法能够成立，内置函数在其中起到了极关键的作用。

举个例子，求字符串 x 的长度，Python 的写法是 len(x) ，而且这种写法对列表、元组和字典等对象也同样适用，只需要传入对应的参数即可。len() 函数是共用的。

这是一种极简哲学的体现：Simple is better than complex。

但是，有些语言并不是这样，例如在 Java 中，字符串类有一个求长度的方法，其它类也有自己的求长度的方法，它们无法共用。每次使用时，通过类或实例来调用。

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同样是求字符串长度，Python 的写法：

saying = "Hello world!"
print(len(saying))

# 结果：12
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而在 Java 中，写法可能如下（简化起见）：

String saying = "Hello world!";
System.out.println(saying.length());

// 结果：12
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Python 采用的是一种前缀表达式 ，而 Java 采用的则是后缀表达式 。

除了求长度，Python 的某些内置函数也能在 Java 中找到对应的表达。例如，数值型字符串 s 转化为整型数字，Python 可以用 int(s) 函数，而 Java 可以用 Integer.parseInt(s) ；整型数字转化为字符串，Python 可以用 str(i) ，而 Java 也有 String.valueOf(i) 。

Python 的内置函数不与特定的类绑定，它们是一级对象。而 Java 的“函数”则无法脱离类而存在，它们只是附属品。

从直观角度来看，Python 的表达似乎是更优的。但是，它们并不具有可比性 ，因为这是两套语言系统，各有独特的范畴背景，并不能轻易地化约。

就好比是，不能因为拉丁字母笔画简单，就说它优于汉字，因为在表意时，字母（表音文字）是远逊于汉字（表意文字）的。同样的，日本借用了汉字的偏旁部首而造出来的文字，虽然更省笔墨，但是也完全丧失了意蕴。

以此类比，Python 的内置函数虽有简便之美，但却丢失了某些表意功能。有些人在质疑/抨击 Python 的时候，也喜欢拿这点说事，认为这是 Python 的设计缺陷。

这就引出本文最想讨论的一个问题来：为什么 Python 要设计成 len(x) 这种前缀表达，而不是 x.len() 这样的后缀表达呢？

事实上，后缀设计也是可行的，以 Python 中列表的两个方法为例：

mylist = [2, 1, 3, 5, 4]

mylist.sort()
print(mylist)   # [1, 2, 3, 4, 5]

mylist.reverse()
print(mylist)   # [5, 4, 3, 2, 1]
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它们都是通过列表对象来调用，并不是凭空从内置命名空间中拿来的。语义表达得也很清楚，就是对 mylist 做排序和逆转。

恰恰那么巧，它们还有两个同父异母的兄弟 sorted() 与 reversed()，这俩是前缀表达型。

mylist = [2, 1, 3, 5, 4]

sort_list = sorted(mylist)
print(sort_list)   # [1, 2, 3, 4, 5]

reverse_list = reversed(mylist)
print(list(reverse_list))   # [4, 5, 3, 1, 2]
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不同的写法，都在做同一件事（不考虑它们的副作用）。因此，后缀语法并非不可行，之所以不用，那肯定是刻意的设计。

回到前面的问题：为什么是 len(x) ，而不是 x.len(x)，这根源于 Python 的什么设计思想呢？

Python 之父 Guido van Rossum 曾经解释过这个问题（链接见文末），有两个原因：

• 对于某些操作，前缀符比后缀更好读——前缀（和中缀）表示法在数学中有着悠久的历史，其视觉效果有助于数学家思考问题。我们可以简单地把公式 x*(a + b) 重写成 x*a + x*b ，但同样的事，以原生的面向对象的方式实现，就比较笨拙。
• 当读到 len(x) 时，我就 知道 这是在求某对象的长度。它告诉我了两点：返回值是一个整数，参数是某种容器。但当读到 x.len() 时，我必须事先知道某种容器 x，它实现了一个接口，或者继承了一个拥有标准 len() 方法的类。我们经常会目睹到这种混乱：一个类并没有实现映射（mapping）接口，却拥有 get() 或 keys() 方法，或者某些非文件对象，却拥有一个 write() 方法。

解释完这两个原因之后，Guido 还总结成一句话说：“I see 'len' as a built-in operation ”。这已经不仅是在说 len() 更可读易懂了，而完全是在拔高 len() 的地位。

这就好比说，分数 ½ 中的横线是数学中的一个“内置”表达式，并不需要再实现什么接口之类的，它自身已经表明了“某数除以某数 ”的意思。不同类型的数（整数、浮点数、有理数、无理数...）共用同一个操作符，不必为每类数据实现一种求分数的操作。

优雅易懂是 Python 奉行的设计哲学 ，len() 函数的前缀表达方式是最好的体现。我想起在《超强汇总：学习Python列表，只需这篇文章就够了》这篇文章中，曾引述过 Guido 对“为什么索引从 0 开始 ”的解释。其最重要的原因，也正是 0-based 索引最优雅易懂。

让我们来先看看切片的用法。可能最常见的用法，就是“取前 n 位元素”或“从第i 位索引起，取后 n 位元素”(前一种用法，实际上是 i == 起始位的特殊用法)。如果这两种用法实现时可以不在表达式中出现难看的 +1 或 -1，那将会非常的优雅。

使用 0-based 的索引方式、半开区间切片和缺省匹配区间的话（Python最终采用这样的方式），上面两种情形的切片语法就变得非常漂亮：a[:n] 和 a[i:i+n]，前者是 a[0:n] 的缩略写法。

所以，我们能说 len(x) 击败 x.len() ，支撑它的是一种化繁为简、纯粹却深邃的设计思想。

面向对象的编程语言自发明时起，就想模拟我们生活于其中的现实世界。可是什么类啊、接口啊、对象啊、以及它们的方法啊，这些玩意的毒，有时候蒙蔽了我们去看见世界本质的眼睛。

桌子类有桌子类的求长度方法，椅子类有椅子类的求长度方法，无穷无尽，可现实真是如此么？求长度的方法就不能是一种独立存在的对象么？它之所以存在，是因为有“对象”存在，而不是因为有某个类才存在啊。

所以，我想说，len(x) 击败 x.len()，这还体现了 Python 对世界本质的洞察 。

求某个对象的长度，这种操作独立于对象之外而存在，并不是该对象内部所有的一种属性或功能。从这个角度理解，我们能够明白，为什么 Python 要设计出内置函数？ 内置函数其实是对世界本质的一种捕捉。