作者：豌豆花下貓

來源：Python貓

python 在涉及真值判斷（Truth Value Testing）時，語法很簡便。比如，在判斷某個對象是否不為 None 時，或者判斷容器對象是否不為空時，并不需要顯示地寫出判斷條件，只需要在 if 或 while 關(guān)鍵字后面直接寫上該對象即可。

下圖以列表為例，if my_list 這個簡短的寫法可以表達出兩層意思：

如果需要作出相反的判斷，即“如果為 None 或為空”，只需要寫成if not my_list 即可。

與眾不同的真值判斷方式

通常而言，當(dāng)一個值本身是布爾類型時，寫成"if xxx"（如果真），在語義上就很好理解。如果 xxx 本身不是布爾類型時，寫成“if xxx”（如果某東西），則在語義上并不好理解。

在 C/C++/Java 之類的靜態(tài)語言中，通常要先基于 xxx作一個比較操作，比如“if (xxx == null)”，以此得到一個布爾類型的值的結(jié)果，然后再進行真值判斷。否則的話，若“if xxx”中有非布爾類型的值，則會報類型錯誤。

Python 這門動態(tài)語言在這種場景中表現(xiàn)出了一種靈活性，那么，我們的問題來了：為什么 Python 不需要先做一次比較操作，直接就能對任意對象作真值判斷呢？

先來看看文檔 中對真值判斷的描述：

簡單而言，Python 的任何對象都可以用在 if 或 while 或布爾操作（and、or、not）中，默認(rèn)情況下認(rèn)為它是 true，除非它有__bool__() 方法返回False 或者有__len__() 方法返回0 。

對于前面的例子，my_list 沒有__bool__() 方法，但是它有__len__() 方法，所以它是否為 true，取決于這個方法的返回值。

——真值判斷的字節(jié)碼

接著，我們繼續(xù)刨根問底：Python 為什么可以支持如此寬泛的真值判斷呢？在執(zhí)行if xxx這樣的語句時，它到底在做些什么？

對于第一個問題，Python 有個內(nèi)置的 bool() 類型，可以將任意對象轉(zhuǎn)化成布爾值。那么，這是否意味著 Python 在進行真值判斷時，會隱式地 調(diào)用 bool() 呢（即轉(zhuǎn)化成if bool(xxx)）？（答案為否，下文有分析）

對于第二個問題，可以先用dis 模塊來查看下：

POP_JUMP_IF_FALSE指令對應(yīng)的是 if 語句那行，它的含義是：

If TOS is false, sets the bytecode counter to target. TOS is popped.

如果棧頂元素為 false，則跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)位置。

這里只有跳轉(zhuǎn)動作的描述，仍看不到一個普通對象是如何變成布爾對象的。

Python 在解釋器中到底是如何實現(xiàn)真值判斷的呢？

——真值判斷的源碼實現(xiàn)

在微信群友 Jo 的幫助下，我找到了 CPython 的源碼（文件：ceval.c、object.c）：

可以看出，對于布爾類型的對象（即 Py_True 和 Py_False），代碼會進入到快速處理的分支；而對于其它對象，則會用 PyObject_IsTrue() 計算出一個 int 類型的值。

PyObject_IsTrue() 函數(shù)在計算過程中，依次會獲取 nb_bool、mp_length 和 sq_length 的值，對應(yīng)的應(yīng)該就是 __bool__() 和 __len__() 這兩個魔術(shù)方法的返回值。

這個過程就是前文中所引用的官方文檔的描述，正是我們想要找的答案！

另外，對于內(nèi)置的 bool()，它的核心實現(xiàn)邏輯正是上面的  PyObject_IsTrue() 函數(shù)，源碼如下（boolobject.c）：

所以，Python 在對普通對象作真值判斷時，并沒有隱式地調(diào)用 bool()，相反它調(diào)用了一個獨立的函數(shù)（PyObject_IsTrue()），而這個函數(shù)又被 bool() 所使用。

也就是說，bool() 與 if/while 語句對普通對象的真值判斷，事實上是基本相同的處理邏輯。知道了原理，就會明白if bool(xxx) 這種寫法是多此一舉的了（我曾見到過）。

至此，我們已經(jīng)回答了前文中提出的問題。

——驗證真值判斷的過程

接下來，有 3 個測試?yán)?，可以作進一步的驗證：

你可以暫停而思考下：bool(Test1) 與 bool(Test1()) 各是什么結(jié)果？然后依次判斷剩下的兩個類，結(jié)果又會是什么？

揭曉答案：

bool(Test1)    # Truebool(Test2)    # Truebool(Test3)    # True
bool(Test1())  # Truebool(Test2())  # Falsebool(Test3())  # True

原因如下：

• 類對象沒被實例化時，bool() 不會調(diào)用它的 __bool__() 或 __len__() 這兩個魔術(shù)方法
• 類對象被實例化后，若同時存在 __bool__() 或 __len__() 魔術(shù)方法，則 bool() 會先調(diào)用 __bool__() 方法（PS：這個方法要求返回值必須為 bool 類型，因此只要有它，就必然不需要再用__len__() 方法來判斷真假）

——數(shù)字類型如何作真值判斷？

除了這 3 個例子，還有一種情況值得驗證，那就是對于數(shù)字類型，它們是怎么做真值判斷的呢？

我們可以驗證一下數(shù)字類型是否擁有那兩個魔術(shù)方法：

hasattr(2020, "__bool__")hasattr(2020, "__len__")

不難驗證出，數(shù)字擁有的是 __bool__() 魔術(shù)方法，并沒有__len__() 魔術(shù)方法，而且所有類型的數(shù)字其實被分成了兩類：

• __bool__() 返回 False：所有表示 0 的數(shù)字，例如0, 0.0, 0j, Decimal(0), Fraction(0, 1)
• __bool__() 返回 True：所有其它非 0 的數(shù)字

——文章小結(jié)

Python 中if xxx 這種簡便的寫法，雖然是正規(guī)的真值判斷語法，并它但并不符合常規(guī)的語義。在 C/C++/Java 之類的語言中，要么 xxx 本身是布爾類型的值，要么是一種可返回布爾類型值的操作，但是在 Python 中，這個“xxx”竟然還可以是任意的 Python 對象！

本文通過對文檔、字節(jié)碼和 CPython 解釋器的源碼逐步分析，發(fā)現(xiàn)了 Python 的真值判斷過程并不簡單，可以提煉出以下的幾個要點：

• if/while 是隱性的布爾操作符： 它們除了有“判斷”真假的作用，還具有隱式地將普通對象計算出布爾結(jié)果的功能。實際的操作是解釋器根據(jù)“POP_JUMP_IF_FALSE”指令來完成的，其核心邏輯跟內(nèi)置的 bool() 是共用了一個底層方法
• 真值判斷過程依賴兩個魔術(shù)方法： 除非被判斷對象有__bool__() 方法返回False 或者有__len__() 方法返回0 ，否則布爾操作的結(jié)果都是 True。兩個魔術(shù)方法總是會先計算__bool__()
• 數(shù)字類型也可做真值判斷： 數(shù)字有__bool__() 魔術(shù)方法，但沒有__len__() 魔術(shù)方法，除了表示 0 的數(shù)字為 False，其它數(shù)字都為 True。