Python 為什麼沒有 void 關鍵字?

csdn 發佈 2020-08-24T09:03:18+00:00

維基百科上有一個定義:The void type, in several programming languages derived from C and Algol68, is the type for the result of a function that returns normally, but does not provide a result value to its caller.

作者 | 豌豆花下貓

來源 | Python貓

void 是程式語言中最常見的關鍵字之一,從字面上理解,它是「空的、空集、空白」的意思,最常用於表示函數的一種返回值類型。

維基百科上有一個定義:

The void type, in several programming languages derived from C and Algol68, is the type for the result of a function that returns normally, but does not provide a result value to its caller.

在 C、Algol68 及它們所派生的幾種程式語言中,void 類型是函數正常返回的一種類型,但是不會給調用者返回一個值。

簡單來說,void 是一種類型(type),但是沒有具體的值(value)。

這到底是什麼意思呢?

以 Python 的幾種常見類型為例,我們可以從對比中看出規律:int 是一種表示整數的類型,它有無限個可能的整數值;bool 是一種布爾類型,它有兩個可能的值(True 和 False);NoneType 是一種表示 None 的類型,它只有一個值(None)。

至於 void,它是一種更為抽象的特殊類型,但是不包含任何值。

介紹完概念上的含義,我們就可以進入正題了。標題中的問題可以進一步分解成兩個:

  • 其它語言為什麼要使用 void 關鍵字?

  • Python 為什麼不設計出 void 關鍵字?

對於第一個問題,我們以 C/C++ 為例,先看看 void 的兩種使用場景(PS:此處只考慮函數的用法,不考慮指針的用法,因為 Python 沒有指針):

當 void 用在函數的參數位置時,它表示該函數不需要傳參。

最初 C 語言的f 表示參數數量不確定,為了另外表達「不需要參數」的語義,所以引入f(void) 作為限定。後來的語言(包括 Python)基本不在參數中使用 void,而是直接用f 表示不需傳參。C++ 為了兼容 C,所以才同時支持這兩種語法。

當 void 用在函數前作修飾時,它表示該函數沒有返回值。

在 C 語言中,若不聲明返回類型,則f 函數在編譯後會返回整型的值。為了避免混亂,當不需要返回值時,就使用void f 來作限定。

同時,更主要的是,它還起到了占位符的作用,表明一個函數的類型是已知的,這對代碼可讀性和編譯都有所幫助。

void 作為函數的空返回值類型,這種用法在 C++/Java 中也被繼承了。另外,在 Javascript 中也有 void 的身影,只不過它成了一種操作符,起到了完全不同的作用,此處不表。

但是,Python 從頭到尾都沒有 void 關鍵字。

為什麼會這樣?難道是因為在 Python 中不存在其它語言所面對的問題麼?還是說,Python 中有自己的一套解決方案?

仍以跟函數相關的兩種用法為例作分析吧。

在表示函數不需傳參時,f(void)這種寫法根本就是多餘的,所以 Python 使用了最簡單明了的無參式寫法f。

至於返回值類型的用法,在我們定義出一個函數時,例如最簡單的def func:pass ,為了讓它的調用結果func 是一個合法的對象,那它必須具有一個有效的類型(type)。

這應該是以類型為基的程式語言都會遇到的共性問題,Python 也不例外。

這個時候,如果函數本身沒有顯式地 return 出一個對象的話,就有兩種可能的解決辦法:

  • 方法一,即聲明該函數為 void 類型,像 C 和其它語言所做的那樣,只要能通過類型檢查即可

  • 方法二,則是 Python 所用的方法,即令解釋器隱式地返回一個 None 對象,也就是令函數默認得到一個 NoneType 類型,再用於類型檢查(PS:Javascript 也類似,只不過它默認返回的是 undefined,它不是一個對象,而是一種表示「未定義」的類型,類似於 void)

簡單而言,Python 的設計思路是直接復用已有的 NoneType 類型,並讓解釋器來填補缺失掉的函數類型。

關於 Python 解釋器的這個隱式填補過程,我已在上一篇《Python 函數為什麼會默認返回 None?》文章詳細分析過,感興趣的同學可去查閱。

這樣做的好處至少有兩點:是沒有引入新的 void 類型和關鍵字;二是不需要程式設計師在函數前聲明返回類型,這就跟有顯式返回值的寫法保持了一致。

試想一下,如果 Python 不讓函數默認有返回值的話,就可能要寫成void def func:... 這樣的形式,那它就變成了函數定義時的一種特例。與另一種特例函數相比,即異步函數asyc def func:... ,就可能引起混亂。

總體而言,Python 似乎認為 void 空類型不是那麼有存在的必要,似乎 NoneType 類型就足夠了,而當缺少返回值時,讓解釋器統一注入是極為方便的,因此才出現了我們看到的現狀。

至此,文章標題的問題算是圓滿回答了。

最後,讓我們開始進入 ending 吧:本文明面上是以「Python 為什麼沒有 void 關鍵字」為切入點,然而,它實際上瞄準的卻是「Python 為什麼需要返回 None」的問題。

在《Python 函數為什麼會默認返回 None?》這篇文章中,我介紹了 Python 中函數默認返回 None 的機制,它是屬於「how can」的內容。但是為什麼要默認返回 None 呢?這則是屬於「why need」或者「why should」的問題,而它需要從 void 關鍵字的缺失開始談起……

那麼,為什麼 Python 沒有 void 關鍵字呢?請往上翻,重新閱讀本文……

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