Python 為什么能支持任意的真值判斷？
Python 在涉及真值判斷(Truth Value Testing)時(shí)，語(yǔ)法很簡(jiǎn)便。
比如，在判斷某個(gè)對(duì)象是否不為 None 時(shí)，或者判斷容器對(duì)象是否不為空時(shí)，并不需要顯示地寫(xiě)出判斷條件，只需要在 if 或 while 關(guān)鍵字后面直接寫(xiě)上該對(duì)象即可。
下圖以列表為例，if my_list 這個(gè)簡(jiǎn)短的寫(xiě)法可以表達(dá)出兩層意思：
如果需要作出相反的判斷，即“如果為 None 或?yàn)榭?rdquo;，只需要寫(xiě)成if not my_list 即可。
與眾不同的真值判斷方式
通常而言，當(dāng)一個(gè)值本身是布爾類型時(shí)，寫(xiě)成"if xxx"(如果真)，在語(yǔ)義上就很好理解。如果 xxx 本身不是布爾類型時(shí)，寫(xiě)成“if xxx”(如果某東西)，則在語(yǔ)義上并不好理解。
在 C/C++/Java 之類的靜態(tài)語(yǔ)言中，通常要先基于 xxx 作一個(gè)比較操作，比如“if (xxx == null)”，以此得到一個(gè)布爾類型的值的結(jié)果，然后再進(jìn)行真值判斷。否則的話，若“if xxx”中有非布爾類型的值，則會(huì)報(bào)類型錯(cuò)誤。
Python 這門(mén)動(dòng)態(tài)語(yǔ)言在這種場(chǎng)景中表現(xiàn)出了一種靈活性，那么，我們的問(wèn)題來(lái)了：為什么 Python 不需要先做一次比較操作，直接就能對(duì)任意對(duì)象作真值判斷呢?
先來(lái)看看文檔 中對(duì)真值判斷的描述：
簡(jiǎn)單而言，Python 的任何對(duì)象都可以用在 if 或 while 或布爾操作(and、or、not)中，默認(rèn)情況下認(rèn)為它是 true，除非它有__bool__() 方法返回False 或者有__len__() 方法返回0 。
對(duì)于前面的例子，my_list 沒(méi)有__bool__() 方法，但是它有__len__() 方法，所以它是否為 true，取決于這個(gè)方法的返回值。
真值判斷的字節(jié)碼
接著，我們繼續(xù)刨根問(wèn)底：Python 為什么可以支持如此寬泛的真值判斷呢?在執(zhí)行if xxx 這樣的語(yǔ)句時(shí)，它到底在做些什么?
對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，Python 有個(gè)內(nèi)置的 bool() 類型，可以將任意對(duì)象轉(zhuǎn)化成布爾值。那么，這是否意味著 Python 在進(jìn)行真值判斷時(shí)，會(huì)隱式地 調(diào)用 bool() 呢(即轉(zhuǎn)化成if bool(xxx))?(答案為否，下文有分析)
對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，可以先用dis 模塊來(lái)查看下：
POP_JUMP_IF_FALSE指令對(duì)應(yīng)的是 if 語(yǔ)句那行，它的含義是：
If TOS is false, sets the bytecode counter to target. TOS is popped.
如果棧頂元素為 false，則跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)位置。
這里只有跳轉(zhuǎn)動(dòng)作的描述，仍看不到一個(gè)普通對(duì)象是如何變成布爾對(duì)象的。
Python 在解釋器中到底是如何實(shí)現(xiàn)真值判斷的呢?
真值判斷的源碼實(shí)現(xiàn)
在微信群友 Jo 的幫助下，我找到了 CPython 的源碼(文件：ceval.c、object.c)：
可以看出，對(duì)于布爾類型的對(duì)象(即 Py_True 和 Py_False)，代碼會(huì)進(jìn)入到快速處理的分支;而對(duì)于其它對(duì)象，則會(huì)用 PyObject_IsTrue() 計(jì)算出一個(gè) int 類型的值。
PyObject_IsTrue() 函數(shù)在計(jì)算過(guò)程中，依次會(huì)獲取 nb_bool、mp_length 和 sq_length 的值，對(duì)應(yīng)的應(yīng)該就是 __bool__() 和 __len__() 這兩個(gè)魔術(shù)方法的返回值。
這個(gè)過(guò)程就是前文中所引用的官方文檔的描述，正是我們想要找的答案!
另外，對(duì)于內(nèi)置的 bool()，它的核心實(shí)現(xiàn)邏輯正是上面的 PyObject_IsTrue() 函數(shù)，源碼如下(boolobject.c)：
所以，Python 在對(duì)普通對(duì)象作真值判斷時(shí)，并沒(méi)有隱式地調(diào)用 bool()，相反它調(diào)用了一個(gè)獨(dú)立的函數(shù)(PyObject_IsTrue())，而這個(gè)函數(shù)又被 bool() 所使用。
也就是說(shuō)，bool() 與 if/while 語(yǔ)句對(duì)普通對(duì)象的真值判斷，事實(shí)上是基本相同的處理邏輯。 知道了原理，就會(huì)明白if bool(xxx) 這種寫(xiě)法是多此一舉的了(我曾見(jiàn)到過(guò))。
至此，我們已經(jīng)回答了前文中提出的問(wèn)題。
驗(yàn)證真值判斷的過(guò)程
接下來(lái)，有 3 個(gè)測(cè)試?yán)樱梢宰鬟M(jìn)一步的驗(yàn)證：
你可以暫停而思考下：bool(Test1) 與 bool(Test1()) 各是什么結(jié)果?然后依次判斷剩下的兩個(gè)類，結(jié)果又會(huì)是什么?
揭曉答案：
- bool(Test1) # True
- bool(Test2) # True
- bool(Test3) # True
- bool(Test1()) # True
- bool(Test2()) # False
- bool(Test3()) # True
原因如下：
- 類對(duì)象沒(méi)被實(shí)例化時(shí)，bool() 不會(huì)調(diào)用它的 __bool__() 或 __len__() 這兩個(gè)魔術(shù)方法
- 類對(duì)象被實(shí)例化后，若同時(shí)存在 __bool__() 或 __len__() 魔術(shù)方法，則 bool() 會(huì)先調(diào)用 __bool__() 方法(PS：這個(gè)方法要求返回值必須為 bool 類型，因此只要有它，就必然不需要再用__len__() 方法來(lái)判斷真假)
數(shù)字類型如何作真值判斷?
除了這 3 個(gè)例子，還有一種情況值得驗(yàn)證，那就是對(duì)于數(shù)字類型，它們是怎么做真值判斷的呢?
我們可以驗(yàn)證一下數(shù)字類型是否擁有那兩個(gè)魔術(shù)方法：
- hasattr(2020, "__bool__")
- hasattr(2020, "__len__")
不難驗(yàn)證出，數(shù)字擁有的是 __bool__() 魔術(shù)方法，并沒(méi)有__len__() 魔術(shù)方法，而且所有類型的數(shù)字其實(shí)被分成了兩類：
- __bool__() 返回 False：所有表示 0 的數(shù)字，例如0, 0.0, 0j, Decimal(0), Fraction(0, 1)
- __bool__() 返回 True：所有其它非 0 的數(shù)字
文章小結(jié)
Python 中if xxx 這種簡(jiǎn)便的寫(xiě)法，雖然是正規(guī)的真值判斷語(yǔ)法，并它但并不符合常規(guī)的語(yǔ)義。在 C/C++/Java 之類的語(yǔ)言中，要么 xxx 本身是布爾類型的值，要么是一種可返回布爾類型值的操作，但是在 Python 中，這個(gè)“xxx”竟然還可以是任意的 Python 對(duì)象!
本文通過(guò)對(duì)文檔、字節(jié)碼和 CPython 解釋器的源碼逐步分析，發(fā)現(xiàn)了 Python 的真值判斷過(guò)程并不簡(jiǎn)單，可以提煉出以下的幾個(gè)要點(diǎn)：
- if/while 是隱性的布爾操作符： 它們除了有“判斷”真假的作用，還具有隱式地將普通對(duì)象計(jì)算出布爾結(jié)果的功能。實(shí)際的操作是解釋器根據(jù)“POP_JUMP_IF_FALSE”指令來(lái)完成的，其核心邏輯跟內(nèi)置的 bool() 是共用了一個(gè)底層方法
- 真值判斷過(guò)程依賴兩個(gè)魔術(shù)方法： 除非被判斷對(duì)象有__bool__() 方法返回False 或者有__len__() 方法返回0 ，否則布爾操作的結(jié)果都是 True。兩個(gè)魔術(shù)方法總是會(huì)先計(jì)算__bool__()
- 數(shù)字類型也可做真值判斷： 數(shù)字有__bool__() 魔術(shù)方法，但沒(méi)有__len__() 魔術(shù)方法，除了表示 0 的數(shù)字為 False，其它數(shù)字都為 True
