为什么Python切片允许非整数内置类型？

Question

我刚刚提高了一个需要支持切片的库的测试覆盖率，并且注意到切片可以包含非整型类型：

>>> slice(1, "2", 3.0)
slice(1, '2', 3.0)
>>> sl = slice(1, "2", 3.0)
>>> [1,2,3][sl]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: slice indices must be integers or None or have an __index__ method

这也许只是我在静态类型背景下的理解，但没有 __index__ 的内置类型可以在此处传递而不引发 TypeError，这对我来说似乎很奇怪。为什么会这样？我可以假设允许任意类型是为了支持实现了 __index__ 的类型进行鸭子类型检查吗？缺乏类型检查是否是出于性能原因，以支持最常见的用例？

在 PEP 357 之前，该示例中的切片是否无效？

- shuttle87

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切片语法可以有效地描述n维空间中的边界框，这在某些情况下非常方便。自定义类型可以接受这样的切片。 - Kevin

这是一个非常有趣的浮点数使用案例，我之前没有想到过。但为什么允许字符串呢？ - shuttle87

您还可以在切片中使用省略号Ellipsis。 - Laurent LAPORTE

@LaurentLAPORTE：你可以使用省略号；虽然我从未见过这样做。在NumPy中，像a[3, ..., 5]这样的东西，...不是切片的一部分。 - Mark Dickinson

@Mark Dickinson：我记不得在哪里看到过了，但省略号只在Numpy中使用;-) - Laurent LAPORTE

Answer 1

第三方库可能希望为其自己的对象实现切片，核心语言没有理由限制这些第三方库只使用整数或类似整数的对象（即，其类型提供__index__方法）。以下是两个在切片中使用非整数的显着例子：在NumPy中，一些对象接受复杂步进，例如：

>>> import numpy
>>> numpy.mgrid[0:2:5j]
array([ 0. ,  0.5,  1. ,  1.5,  2. ])

在Pandas中，你可以通过label来切片一个Series或Dataframe对象。这个label可以是字符串，也可以是datetime对象。

>>> import pandas
>>> s = pandas.Series(range(4), index=['a', 'b', 'c', 'd'])
>>> s['b':'d']
b    1
c    2
d    3
dtype: int64

因此，当构建一个包含非整数的切片时，核心语言引发异常是没有意义的；这将破坏上述库。相反，实际的切片操作应在切片组件（起始、停止、步骤）不是适当类型时引发异常。

- Mark Dickinson

Answer 2

我猜测，允许任意类型是为了支持实现__index__方法的类型进行鸭子类型检查，这样做是正确的吗？

在初始化slice对象时，没有实际理由限制传递的类型。正如PEP 357的理由所述，numpy和它使用的数值类型不能从object继承，因此对传递的类型进行严格的issubclass检查将使它们无法用作索引值。因此采用了鸭子类型，如果定义了适当的方法（__index__），则可以使用它们。

请注意，仅在应用切片时（正如您所看到的，在执行__getitem__操作（即list_subscript）时引发了TypeError异常），强制执行此（__index__存在）操作，即当调用PySlice_GetIndicesEx尝试获取您传递的值时。

切片对象初始化程序不对其接受的类型进行任何区分，所有PyObject都可以应用，这可以从其签名中看出。

PyObject *
PySlice_New(PyObject *start, PyObject *stop, PyObject *step)
{
   /* rest omitted */

在PEP 357之前，这个例子中的切片是无效的吗？

我刚刚构建了一个Python 2.4版本并进行了测试（如果我没记错的话，PEP 357出现在2.5中），再次检查参数是否为数字不是在初始化时完成的，而是在调用__getitem__时完成的；唯一不同的是异常消息没有提到__index__ dunder（显然当时不存在）。

Python 2.4 (#1, Sep 11 2016, 18:13:11) 
[GCC 5.4.0 20160609] on linux4
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> s = slice(0, Ellipsis)
>>> [1, 2, 3][s]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
TypeError: slice indices must be integers

- Dimitris Fasarakis Hilliard