为什么Python3.0中的sort/sorted函数移除了cmp参数？

Question

来自Python维基：

在Py3.0中，完全删除了cmp参数（作为简化和统一语言的更大努力的一部分，消除了富比较和__cmp__方法之间的冲突）。

我不明白为什么在Py3.0中删除了cmp参数的原因。

考虑下面这个例子：

>>> def numeric_compare(x, y):
        return x - y
>>> sorted([5, 2, 4, 1, 3], cmp=numeric_compare)
[1, 2, 3, 4, 5]

现在考虑这个版本（建议并与3.0兼容）：

def cmp_to_key(mycmp):
    'Convert a cmp= function into a key= function'
    class K(object):
        def __init__(self, obj, *args):
            self.obj = obj
        def __lt__(self, other):
            return mycmp(self.obj, other.obj) < 0
        def __gt__(self, other):
            return mycmp(self.obj, other.obj) > 0
        def __eq__(self, other):
            return mycmp(self.obj, other.obj) == 0
        def __le__(self, other):
            return mycmp(self.obj, other.obj) <= 0
        def __ge__(self, other):
            return mycmp(self.obj, other.obj) >= 0
        def __ne__(self, other):
            return mycmp(self.obj, other.obj) != 0
    return K

>>> sorted([5, 2, 4, 1, 3], key=cmp_to_key(reverse_numeric))
[5, 4, 3, 2, 1]

前者非常冗长，而后者只需要一行就可以实现相同的目的。另外，我正在编写自定义类，想要编写__cmp__方法。从我在网上的一些阅读中得知，建议编写__lt__,__gt__,__eq__,__le__,__ge__,__ne__而不是__cmp__。 那么，为什么要这样建议呢？我不能简单地定义一个__cmp__方法吗？

- brain storm

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您在询问两件不同的事情，一是使用__cmp__方法使类可以比较，二是使用cmp作为关键字参数来自定义排序函数。当然，它们并非完全没有关联，但它们绝不是同一件事情。当您编写一个比较对象的 cmp 函数时，它不关心是否使用 __cmp__ 或 __lt__ 来进行比较；当您编写一个创建对象键值的 key 函数时，它不关心是否使用 __cmp__ 或 __lt__ （或都不用）来进行比较。那么，您是在问这两个问题中的哪一个？ - abarnert

实际上，有第三件事可能会让你感到困惑，即cmp函数，在3.x中也被移除了。 - abarnert

@user2708477：没错，__cmp__特殊方法从来不会被调用，排序相关的函数中也没有cmp参数，而且也没有内置的cmp函数。 - abarnert

@user2708477：没错。 - abarnert

这是一个关于Python及其比较函数的非常好的视频(链接：http://youtu.be/OSGv2VnC0go?t=9m42s)，我已经链接了讲解比较函数部分的开始时间，但整个视频值得一看……请花点时间观看。@l4mpi: 是的，最好作为评论。 - koffein

Answer 1

对于两个对象 a 和 b，__cmp__ 要求 其中一个 的结果为 a < b, a == b, 或者 a > b。但这不一定是真的：考虑到集合，很常见的情况是 三个条件都不满足，例如 {1, 2, 3} 和 {4, 5, 6}。

因此，__lt__ 等方法被引入。但这使 Python 拥有了两种不同的排序机制，这有点荒谬，所以在 Python 3 中去掉了不够灵活的那个。

实际上，你不需要实现所有六个比较方法。你可以使用 @total_ordering 装饰器 只实现 __lt__ 和 __eq__。

编辑：还要注意，在排序时，key 函数可能比 cmp 更有效率：在你给出的例子中，Python 可能会调用你的 Python 比较函数 O(n²) 次。但是 key 函数只需要调用 O(n) 次，如果返回值是内置类型（通常情况下都是这样），那么 O(n²) 的成对比较还可以在 C 中完成。

- Eevee

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富比较方法解决了这个问题，因为__lt__和__gt__都可以返回False（当然，__le__，__ge__和__eq__也都返回False，只有__ne__返回True），这直接表示第一个集合既不小于，也不大于，也不等于第二个集合。 - abarnert

@user1988876：此外，这个答案假设您知道在Python中比较集合的含义，但我怀疑您实际上并不知道。对于集合而言，a < b 的意思是 a 是 b 的真子集。这就很明显了，为什么您应该得到 {1, 2, 3} < {4, 5, 6} 这样的结果。 - abarnert

@user1988876，这就是__cmp__的问题所在：你必须选择三个可能答案中的一个，而你的第一反应是_编造_一些让你做到这一点的东西，但对于这两个集合来说，它们都不正确。（你不能通过它们的第一个元素比较集合，因为它们是无序的！） - Eevee

我刚刚意识到的一件事（在我看来，这可能比不相交集合之间的比较更好的例子）：即使显然float('nan') < float('nan')是False，cmp(float('nan'), float('nan'))仍然产生-1。 - berdario

我们应该接受cmp功能比key功能更灵活，即使我们可以在99%的情况下轻松地将我们的cmp转换为key，但在某些情况下我们可能无法确定地执行此操作（以不干净的方式），特别是当与C代码兼容性很重要时。虽然C仍在使用strcmp，但Python放弃了所有类型的cmp。 - saeedgnu

Answer 2

由于在大多数情况下，使用.sort()和sorted()的key属性通常比cmp更好。cmp其实只是在C语言中保留下来的，并且很容易造成困扰。必须要在富比较运算符（__lt__、__gt__等）旁边实现一个单独的__cmp__方法，这非常令人迷惑和无用。

您始终可以使用functools.cmp_to_key()来适应现有的cmp函数。

当然，对于特定的例子，可以不使用key函数来实现，例如整数已经是可排序的，只需添加reverse=True即可。

对于自定义类，请使用@functools.total_ordering装饰器将一个__eq__和一个比较运算符方法（例如__lt__或__gt__等）扩展为完整的排序实现。

- Martijn Pieters

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同样地，functools.total_ordering 对于第二部分可能会有所帮助——尽管我一直认为它应该存在于一个 classtools 模块中 :) - mgilson

如果不使用“key”，就无法实现，因为它是在反向比较。 （在这种情况下，“key”可以只是“neg”或“lambda x：-x”。）如果使用“reverse”关键字，则可以不使用“key”，但需要其中之一。 - abarnert

@abarnert：啊，我是想提到“reverse”的。 - Martijn Pieters

@functools.total_ordering 看起来更像是一个类装饰器而不是函数装饰器。我以前没有使用过它，所以只是确认一下。 - brain storm

@user1988876：@functools.total_ordering确实是一个类装饰器。 - Martijn Pieters