为什么在Python 2中bytearray不是一个序列？

Question

我发现Python 2和3之间的行为存在奇怪的差异。

在Python 3中，事情似乎正常工作：

Python 3.5.0rc2 (v3.5.0rc2:cc15d736d860, Aug 25 2015, 04:45:41) [MSC v.1900 32 b
it (Intel)] on win32
>>> from collections import Sequence
>>> isinstance(bytearray(b"56"), Sequence)
True

但在 Python 2 中不行：

Python 2.7.10 (default, May 23 2015, 09:44:00) [MSC v.1500 64 bit (AMD64)] on wi
n32
>>> from collections import Sequence
>>> isinstance(bytearray("56"), Sequence)
False

这些结果在Python 2.x和3.x的小版本之间似乎是一致的。这是一个已知的 bug 吗？它真的是一个 bug 吗？这种差异背后有任何逻辑吗？

我实际上更担心 C API 函数 PySequence_Check 能否正确地将 PyByteArray_Type 类型的对象识别为公开序列协议，通过查看源代码，它似乎应该如此，但对整个事情的任何洞见都非常欢迎。

- Jaime

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你可以在 PEP 3137 -- 不可变字节和可变缓冲区 和 PEP 3119 -- 引入抽象基类 中找到你的答案。 - Mazdak

根据PEP 3119，表达式issubclass(bytearray, MutableSequence)的值为真...但在Python2中并非如此。据我所知，PySequence_Check将返回正确的结果，因为它不使用元类来确定一个类是否是序列。它查看包含序列方法的struct字段是否设置。 - Bakuriu

Answer 1

collections中的抽象类使用ABCMeta.register(subclass)将subclass注册为此ABC的“虚拟子类”。在Python 3中，issubclass(bytearray, Sequence)返回True，因为bytearray被明确注册为ByteString（从Sequence派生）和MutableSequence的子类。请参见Lib/_collections_abc.py的相关部分。

class ByteString(Sequence):

    """This unifies bytes and bytearray.

    XXX Should add all their methods.
    """

    __slots__ = ()

ByteString.register(bytes)
ByteString.register(bytearray)
...
MutableSequence.register(bytearray)  # Multiply inheriting, see ByteString

Python 2不支持这个功能（来自Lib/_abcoll.py）：

Sequence.register(tuple)
Sequence.register(basestring)
Sequence.register(buffer)
Sequence.register(xrange)
...
MutableSequence.register(list)

在Python 3.0中（具体来说是此提交）更改了这种行为：

添加ABC ByteString，它统一了bytes和bytearray（但不包括memoryview）。没有“PEP 3118样式缓冲API对象”的ABC，因为在Python中无法识别它们（除非尝试在它们上使用memoryview()）。

PEP 3119中还有更多信息：

这是一个向Python 3000添加抽象基类（ABC）支持的提案。它提议： [...] 特定的容器和迭代器ABC，将被添加到collections模块中。

该提案的许多思考不是关于ABC的具体机制，与接口或通用函数（GF）相对比，而是关于澄清哲学问题，例如“什么构成了集合”，“什么构成了映射”以及“什么构成了序列”。

[...]用于与ABC一起使用的元类，它允许我们将ABC添加为“虚拟基类”（与C++中的概念不同）到任何类中，包括另一个ABC。这允许标准库定义ABCsSequence和MutableSequence并将其注册为内置类型（例如basestring、tuple和list）的虚拟基类，以便例如以下条件都成立：[...] issubclass(bytearray, MutableSequence)。

仅供参考，memoryview仅在Python 3.4中被注册为Sequence的子类：

由于Sequence/Mapping的混淆，因此没有鸭式辨型，所以这是一个简单的缺少显式注册。

（有关详细信息，请参见issue18690）。

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Python C API中的PySequence_Check不依赖于collections模块：

int
PySequence_Check(PyObject *s)
{
    if (PyDict_Check(s))
        return 0;
    return s != NULL && s->ob_type->tp_as_sequence &&
        s->ob_type->tp_as_sequence->sq_item != NULL;
}

它检查非零的tp_as_sequence字段（以bytearray为例的示例），如果成功，则检查非零的sq_item字段（这基本上是getitem - 以bytearray为例的示例）。

- vaultah

Answer 2

当您查看Python3中的_collections_abc.py文件中collections抽象类的源代码时，您会发现ByteString类是Sequence类的子类，并且使用bytearray注册自己，而在Python2（文件_abcoll.py）中没有ByteString类，Sequence类也不使用bytearray注册自己。

通过“register”，我指的是抽象类Sequence（或其子类ByteString）调用abc.ABCMeta.register方法，如此方法描述所述：将子类注册为此ABC的“虚拟子类”。

我认为这导致了Py2和Py3之间的不同行为，但我认为这是一个错误（或者在Py3中更好地修复了错误）。

- beezz