6. Выражения¶Expressions

6.2.1. Идентификаторы (имена)¶Identifiers (Names)

Идентификатор, выступающий в роли атома, является именем. См. раздел Идентификаторы и ключевые слова для лексического определения и раздел Именование и связывание для документации по именованию и связыванию.

Когда имя привязано к объекту, вычисление атома возвращает этот объект. Когда имя не привязано, попытка его вычисления вызывает исключение NameError.

Искажение приватных имён: Когда идентификатор, который текстуально встречается в определении класса, начинается с двух или более символов подчёркивания и не заканчивается двумя или более подчёркиваниями, он считается приватным именем этого класса. Приватные имена преобразуются в более длинную форму до генерации кода для них. Это преобразование вставляет имя класса, с удалёнными ведущими подчёркиваниями и одним вставленным подчёркиванием, перед именем. Например, идентификатор __spam, встречающийся в классе с именем Ham, будет преобразован в _Ham__spam. Это преобразование не зависит от синтаксического контекста, в котором используется идентификатор. Если преобразованное имя слишком длинное (длиннее 255 символов), может произойти усечение, определённое реализацией. Если имя класса состоит только из подчёркиваний, преобразование не выполняется.

6.2.2. Литералы¶Literals

Python поддерживает строковые литералы, литералы bytes и различные числовые литералы:

literal ::=  stringliteral | bytesliteral
             | integer | floatnumber | imagnumber

Вычисление литерала даёт объект указанного типа (строка, bytes, целое число, число с плавающей запятой, комплексное число) с указанным значением. Значение может быть приближённым для литералов с плавающей запятой и мнимых (комплексных). Подробнее см. раздел Литералы.

Все литералы соответствуют неизменяемым типам данных, поэтому тождественность объекта менее важна, чем его значение. При многократном вычислении литералов с одинаковым значением (одного и того же или разных вхождений в тексте программы) может получаться как один и тот же объект, так и разные объекты с одним и тем же значением.

6.2.3. Формы в скобках¶Parenthesized forms

Выражение в скобках – это необязательный список выражений, заключённый в круглые скобки:

parenth_form ::=  "(" [expression_list] ")"

Вычисление списка выражений в скобках даёт результат этого списка: если список содержит хотя бы одну запятую, получается кортеж; в противном случае – единственное выражение, из которого состоит список.

Пустая пара круглых скобок создаёт пустой объект кортежа. Поскольку кортежи неизменяемы, применяются правила для литералов (т.е. два вхождения пустого кортежа могут давать один и тот же объект или нет).

Обратите внимание, что кортежи образуются не круглыми скобками, а использованием оператора запятой. Исключением является пустой кортеж, для которого круглые скобки требуются – разрешение «ничего» без скобок в выражениях привело бы к неоднозначностям и позволило бы распространённым опечаткам остаться незамеченными.

6.2.4. Отображения списков, множеств и словарей¶Displays for lists, sets and dictionaries

Для создания списка, множества или словаря в Python предусмотрен специальный синтаксис, называемый «отображениями» (displays); каждый из них существует в двух вариантах:

• либо содержимое контейнера перечисляется явно, либо
• они вычисляются с помощью набора инструкций циклов и фильтрации, называемого включением (comprehension).

Общие синтаксические элементы для включений:

comprehension ::=  expression comp_for
comp_for      ::=  "for" target_list "in" or_test [comp_iter]
comp_iter     ::=  comp_for | comp_if
comp_if       ::=  "if" expression_nocond [comp_iter]

Генератор коллекции состоит из одного выражения, за которым следует как минимум одно предложение for и ноль или более предложений for или if. В этом случае элементами нового контейнера будут те, которые получаются при рассмотрении каждого из предложений for или if как блока, вложенных слева направо, и вычислении выражения для получения элемента каждый раз, когда достигается самый внутренний блок.

Обратите внимание, что включение выполняется в отдельной области видимости, так что имена, присвоенные в списке целей, не «просачиваются» в окружающую область.

6.2.5. Отображения списков¶List displays

Списковое отображение – это возможно пустая последовательность выражений, заключённая в квадратные скобки:

list_display ::=  "[" [expression_list | comprehension] "]"

Списковое отображение возвращает новый объект списка, содержимое которого задаётся либо списком выражений, либо включением. Если предоставлен разделённый запятыми список выражений, его элементы вычисляются слева направо и помещаются в объект списка в том же порядке. Если предоставлено включение, список строится из элементов, полученных в результате включения.

6.2.6. Отображения множеств¶Set displays

Множественное отображение обозначается фигурными скобками и отличается от словарных отображений отсутствием двоеточий, разделяющих ключи и значения:

set_display ::=  "{" (expression_list | comprehension) "}"

Множественное отображение возвращает новый изменяемый объект множества, содержимое которого задаётся либо последовательностью выражений, либо включением. Если предоставлен разделённый запятыми список выражений, его элементы вычисляются слева направо и добавляются в объект множества. Если предоставлено включение, множество строится из элементов, полученных в результате включения.

Пустое множество нельзя создать с помощью {}; этот литерал создаёт пустой словарь.

6.2.7. Отображения словарей¶Dictionary displays

Отображение словаря – это возможно пустая последовательность пар ключ/значение, заключённая в фигурные скобки:

dict_display       ::=  "{" [key_datum_list | dict_comprehension] "}"
key_datum_list     ::=  key_datum ("," key_datum)* [","]
key_datum          ::=  expression ":" expression
dict_comprehension ::=  expression ":" expression comp_for

Словарное отображение возвращает новый объект словаря.

Если задана разделённая запятыми последовательность пар ключ/значение, они вычисляются слева направо для определения записей словаря: каждый объект ключа используется как ключ в словаре для хранения соответствующего значения. Это означает, что можно указать один и тот же ключ несколько раз в списке ключ/значение, и итоговое значение словаря для этого ключа будет последним указанным.

Словарное включение, в отличие от списковых и множественных включений, требует двух выражений, разделённых двоеточием, после которых следуют обычные предложения «for» и «if». При выполнении включения результирующие элементы ключей и значений вставляются в новый словарь в порядке их получения.

Ограничения на типы ключей перечислены ранее в разделе Стандартная иерархия типов. (Кратко: тип ключа должен быть хешируемым, что исключает все изменяемые объекты.) Конфликты между дублирующимися ключами не обнаруживаются; последнее значение (текстуально самое правое в отображении), сохранённое для данного ключа, побеждает.

6.2.8. Генераторные выражения¶Generator expressions

Генераторное выражение – это компактная запись генератора в круглых скобках:

generator_expression ::=  "(" expression comp_for ")"

Генераторное выражение возвращает новый объект-генератор. Его синтаксис такой же, как у включений, за исключением того, что оно заключается в круглые скобки вместо квадратных или фигурных.

Переменные, используемые в выражении-генераторе, вычисляются лениво при вызове метода __next__() объекта-генератора (так же, как и в обычных генераторах). Однако самая левая конструкция for вычисляется немедленно, так что вызванная ей ошибка может быть замечена до любых других возможных ошибок в коде, который обрабатывает выражение-генератор. Последующие конструкции for не могут быть вычислены сразу, поскольку они могут зависеть от предыдущего цикла for. Например: (x*y for x in range(10) for y in bar(x)).

Круглые скобки можно опускать при вызовах с единственным аргументом. Подробнее см. раздел Calls.

6.2.9. Выражения yield¶Yield expressions

yield_atom       ::=  "(" yield_expression ")"
yield_expression ::=  "yield" [expression_list | "from" expression]

Выражение yield используется только при определении функции-генератора и, следовательно, может использоваться только в теле определения функции. Использование yield выражения в теле функции превращает эту функцию в генератор.

Когда вызывается функция-генератор, она возвращает итератор, известный как генератор. Этот генератор затем управляет выполнением функции-генератора. Выполнение начинается при вызове одного из методов генератора. В этот момент выполнение переходит к первому выражению yield, где оно снова приостанавливается, возвращая значение expression_list вызывающей стороне. Под «приостановлен» подразумевается, что всё локальное состояние сохраняется, включая текущие привязки локальных переменных, указатель инструкции и внутренний стек вычислений. Когда выполнение возобновляется вызовом одного из методов генератора, функция может продолжить работу так, как если бы выражение yield было просто очередным внешним вызовом. Значение выражения yield после возобновления зависит от метода, который возобновил выполнение. Если используется __next__() (как правило, через for или встроенную функцию next()), то результатом будет None. В противном случае, если используется send(), результатом будет значение, переданное этому методу.

Всё это делает функции-генераторы очень похожими на корутины: они порождают значения многократно, у них более чем одна точка входа, и их выполнение может быть приостановлено. Единственное отличие в том, что функция-генератор не может управлять тем, где должно продолжиться выполнение после yield; управление всегда передаётся вызывающей стороне генератора.

Выражения yield допускаются в предложении try конструкции try ... finally. Если генератор не возобновлён до того, как будет финализирован (по достижении нулевого счётчика ссылок или при сборке мусора), будет вызван метод close() генератора-итератора, что позволит выполнить любые ожидающие предложения finally.

При использовании yield from <expr> переданное выражение рассматривается как под-итератор. Все значения, порождаемые этим под-итератором, передаются напрямую вызывающему методов текущего генератора. Любые значения, переданные через send(), и любые исключения, переданные через throw(), передаются нижележащему итератору, если он имеет соответствующие методы. Если это не так, то send() вызовет AttributeError или TypeError, а throw() просто вызовет переданное исключение немедленно.

Когда нижележащий итератор завершается, атрибут value возникшего экземпляра StopIteration становится значением выражения yield. Он может быть установлен явно при возбуждении StopIteration или автоматически, если под-итератор является генератором (путём возврата значения из под-генератора).

Изменено в версии 3.3: Добавлено yield from <expr> для передачи управления подытератору

Круглые скобки могут быть опущены, когда выражение yield является единственным выражением в правой части оператора присваивания.

>>> def echo(value=None):
...     print("Execution starts when 'next()' is called for the first time.")
...     try:
...         while True:
...             try:
...                 value = (yield value)
...             except Exception as e:
...                 value = e
...     finally:
...         print("Don't forget to clean up when 'close()' is called.")
...
>>> generator = echo(1)
>>> print(next(generator))
Execution starts when 'next()' is called for the first time.
1
>>> print(next(generator))
None
>>> print(generator.send(2))
2
>>> generator.throw(TypeError, "spam")
TypeError('spam',)
>>> generator.close()
Don't forget to clean up when 'close()' is called.

6.3.1. Ссылки на атрибуты¶Attribute references

Ссылка на атрибут – это первичное выражение, за которым следуют точка и имя:

attributeref ::=  primary "." identifier

Первичное выражение должно вычисляться в объект типа, поддерживающего ссылки на атрибуты, что верно для большинства объектов. Затем этот объект запрашивается для получения атрибута, имя которого является идентификатором (поведение можно настроить, переопределив метод __getattr__()). Если такой атрибут недоступен, возбуждается исключение AttributeError. В противном случае тип и значение полученного объекта определяются самим объектом. Многократные вычисления одной и той же ссылки на атрибут могут давать разные объекты.

6.3.2. Подписки¶Subscriptions

Индексация выбирает элемент последовательности (строки, кортежа или списка) или отображения (словаря):

subscription ::=  primary "[" expression_list "]"

Первичное выражение должно вычисляться в объект, поддерживающий индексацию, например, список или словарь. Пользовательские объекты могут поддерживать индексацию, определив метод __getitem__().

Для встроенных объектов существует два типа объектов, поддерживающих индексацию:

Если первичное выражение является отображением, список выражений должен вычисляться в объект, значение которого является одним из ключей отображения, и индексация выбирает значение в отображении, соответствующее этому ключу. (Список выражений представляет собой кортеж, за исключением случая, когда он содержит ровно один элемент.)

Если первичное выражение является последовательностью, то выражение (список) должно вычисляться в целое число или срез (как обсуждается в следующем разделе).

Формальный синтаксис не делает специальных оговорок для отрицательных индексов в последовательностях; однако все встроенные последовательности предоставляют метод __getitem__(), который интерпретирует отрицательные индексы, добавляя длину последовательности к индексу (так что x[-1] выбирает последний элемент x). Полученное значение должно быть неотрицательным целым числом, меньшим количества элементов в последовательности, и индексация выбирает элемент с таким индексом (начиная с нуля). Поскольку поддержка отрицательных индексов и срезов реализуется в методе __getitem__() объекта, подклассы, переопределяющие этот метод, должны будут явно добавить эту поддержку.

Элементами строки являются символы. Символ не является отдельным типом данных, а представляет собой строку ровно из одного символа.

6.3.3. Срезы¶Slicings

Срез выбирает диапазон элементов в объекте последовательности (например, строке, кортеже или списке). Срезы могут использоваться как выражения или как цели в операторах присваивания или del. Синтаксис среза:

slicing      ::=  primary "[" slice_list "]"
slice_list   ::=  slice_item ("," slice_item)* [","]
slice_item   ::=  expression | proper_slice
proper_slice ::=  [lower_bound] ":" [upper_bound] [ ":" [stride] ]
lower_bound  ::=  expression
upper_bound  ::=  expression
stride       ::=  expression

В формальном синтаксисе здесь есть неоднозначность: всё, что выглядит как список выражений, также выглядит как список срезов, поэтому любую индексацию можно интерпретировать как срез. Чтобы не усложнять синтаксис, эта неоднозначность разрешается тем, что в данном случае интерпретация как индексация имеет приоритет над интерпретацией как срез (это верно, если список срезов не содержит полноценного среза).

Семантика среза следующая. Первичное выражение должно вычисляться в отображающий объект, и он индексируется (с помощью того же метода __getitem__(), что и при обычной индексации) ключом, который строится из списка среза следующим образом. Если список среза содержит хотя бы одну запятую, ключом является кортеж, содержащий преобразованные элементы среза; в противном случае ключом является преобразование единственного элемента среза. Преобразованием элемента среза, который является выражением, является само это выражение. Преобразованием полноценного среза является объект среза (см. раздел The standard type hierarchy), чьи атрибуты start, stop и step являются значениями выражений, заданных как нижняя граница, верхняя граница и шаг соответственно, с подстановкой None для отсутствующих выражений.

6.3.4. Вызовы¶Calls

Вызов – это обращение к вызываемому объекту (например, функции) с возможно пустой последовательностью аргументов:

call                 ::=  primary "(" [argument_list [","] | comprehension] ")"
argument_list        ::=  positional_arguments ["," keyword_arguments]
                            ["," "*" expression] ["," keyword_arguments]
                            ["," "**" expression]
                          | keyword_arguments ["," "*" expression]
                            ["," keyword_arguments] ["," "**" expression]
                          | "*" expression ["," keyword_arguments] ["," "**" expression]
                          | "**" expression
positional_arguments ::=  expression ("," expression)*
keyword_arguments    ::=  keyword_item ("," keyword_item)*
keyword_item         ::=  identifier "=" expression

Замыкающая запятая может присутствовать после позиционных и именованных аргументов, но не влияет на семантику.

Первичное выражение должно быть вызываемым объектом (вызываемыми являются определённые пользователем функции, встроенные функции, методы встроенных объектов, объекты классов, методы экземпляров классов и все объекты, имеющие метод __call__()). Все выражения аргументов вычисляются до попытки вызова. За синтаксисом списков формальных параметр обращайтесь к разделу Function definitions.

При наличии именованных аргументов они сначала преобразуются в позиционные следующим образом. Сначала создаётся список незаполненных слотов для формальных параметров. Если есть N позиционных аргументов, они помещаются в первые N слотов. Затем для каждого именованного аргумента по его идентификатору определяется соответствующий слот (если идентификатор совпадает с именем первого формального параметра, используется первый слот и т.д.). Если слот уже заполнен, вызывается исключение TypeError. В противном случае значение аргумента помещается в слот, заполняя его (даже если выражение равно None, оно всё равно заполняет слот). Когда все аргументы обработаны, оставшиеся незаполненными слоты заполняются соответствующими значениями по умолчанию из определения функции. (Значения по умолчанию вычисляются один раз при определении функции; следовательно, изменяемый объект, такой как список или словарь, используемый в качестве значения по умолчанию, будет общим для всех вызовов, не указывающих значение аргумента для соответствующего слота; этого обычно следует избегать.) Если остаются незаполненные слоты, для которых не указано значение по умолчанию, вызывается исключение TypeError. В противном случае список заполненных слотов используется как список аргументов для вызова.

Если позиционных аргументов больше, чем слотов формальных параметров, вызывается исключение TypeError, если только не присутствует формальный параметр с синтаксисом *identifier; в этом случае этот формальный параметр получает кортеж, содержащий лишние позиционные аргументы (или пустой кортеж, если лишних позиционных аргументов нет).

Если какой-либо именованный аргумент не соответствует имени формального параметра, вызывается исключение TypeError, если только не присутствует формальный параметр с синтаксисом **identifier; в этом случае этот формальный параметр получает словарь, содержащий лишние именованные аргументы (с ключами в качестве ключей и значениями аргументов в качестве соответствующих значений), или (новый) пустой словарь, если лишних именованных аргументов нет.

Если в вызове функции присутствует синтаксис *expression, то expression должно быть итерируемым объектом. Элементы этого итерируемого объекта обрабатываются так, как если бы они были дополнительными позиционными аргументами; если имеются позиционные аргументы x1, ..., xN, и expression вычисляется в последовательность y1, ..., yM, то это эквивалентно вызову с M+N позиционными аргументами x1, ..., xN, y1, ..., yM.

Следствием этого является то, что хотя синтаксис *expression может встречаться после некоторых именованных аргументов, он обрабатывается до именованных аргументов (и аргумента **expression, если таковой имеется – см. ниже). Итак:

>>> def f(a, b):
...  print(a, b)
...
>>> f(b=1, *(2,))
2 1
>>> f(a=1, *(2,))
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
TypeError: f() got multiple values for keyword argument 'a'
>>> f(1, *(2,))
1 2

Необычно использовать одновременно именованные аргументы и синтаксис *expression в одном вызове, поэтому на практике такая путаница не возникает.

Если в вызове функции присутствует синтаксис **expression, то expression должно быть отображением, содержимое которого обрабатывается как дополнительные именованные аргументы. Если имя аргумента встречается как в expression, так и в явном именованном аргументе, вызывается исключение TypeError.

Формальные параметры с синтаксисом *identifier или **identifier не могут использоваться как слоты позиционных аргументов или как имена именованных аргументов.

Вызов всегда возвращает какое-либо значение, возможно None, если только не возникает исключение. Способ вычисления этого значения зависит от типа вызываемого объекта.

Если это–

пользовательская функция:

Выполняется блок кода функции, которому передаётся список аргументов. Первое, что делает блок кода – связывает формальные параметры с аргументами; это описано в разделе Function definitions. Когда блок кода выполняет инструкцию return, она задаёт возвращаемое значение вызова функции.

встроенная функция или метод:

Результат зависит от интерпретатора; описания встроенных функций и методов см. в Встроенные функции.

объект класса:

Возвращается новый экземпляр этого класса.

метод экземпляра класса:

Вызывается соответствующая пользовательская функция, со списком аргументов, который на один длиннее списка аргументов вызова: экземпляр становится первым аргументом.

экземпляр класса:

Класс должен определять метод __call__(); результат будет таким же, как если бы этот метод был вызван.