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序列的增量赋值

增量赋值运算符 += 和 *= 的表现取决于它们的第一个操作对象。简单起
见，我们把讨论集中在增量加法（+=）上，但是这些概念对 *= 和其他
增量运算符来说都是一样的。

+= 背后的特殊方法是 iadd （用于“就地加法”）。但是如果一个类
没有实现这个方法的话，Python 会退一步调用 add 。考虑下面这
个简单的表达式：

>>> a += b

如果 a 实现了 iadd 方法，就会调用这个方法。同时对可变序列
（例如 list、bytearray 和 array.array）来说，a 会就地改动，就
像调用了 a.extend(b) 一样。但是如果 a 没有实现 iadd 的话，a
+= b 这个表达式的效果就变得跟 a = a + b 一样了：首先计算 a +
b，得到一个新的对象，然后赋值给 a。也就是说，在这个表达式中，
变量名会不会被关联到新的对象，完全取决于这个类型有没有实现
iadd 这个方法。

总体来讲，可变序列一般都实现了 iadd 方法，因此 += 是就地加
法。而不可变序列根本就不支持这个操作，对这个方法的实现也就无从
谈起。

上面所说的这些关于 += 的概念也适用于 *=，不同的是，后者相对应的
是 imul。关于 iadd 和 imul，接下来有个小例子，展示的是 *= 在可变和不可变序列上的作用：

>>> l = [1, 2, 3]
>>> id(l)
4311953800 ➊
>>> l *= 2
>>> l
[1, 2, 3, 1, 2, 3]
>>> id(l)
4311953800 ➋
>>> t = (1, 2, 3)
>>> id(t)
4312681568 ➌
>>> t *= 2
>>> id(t)
4301348296 ➍

❶ 刚开始时列表的 ID。
❷ 运用增量乘法后，列表的 ID 没变，新元素追加到列表上。
❸ 元组最开始的 ID。
❹ 运用增量乘法后，新的元组被创建。

对不可变序列进行重复拼接操作的话，效率会很低，因为每次都有一个
新对象，而解释器需要把原来对象中的元素先复制到新的对象里，然后
再追加新的元素。

str 是一个例外，因为对字符串做 += 实在是太普遍了，所以 CPython 对它做了优化。为 str
初始化内存的时候，程序会为它留出额外的可扩展空间，因此进行增量操作的时候，并不会涉
及复制原有字符串到新位置这类操作。

我们已经认识了 += 的一般用法，下面来看一个有意思的边界情况。这
个例子可以说是突出展示了“不可变性”对于元组来说到底意味着什么。

一个关于+=的谜题
读读完下面的代码，然后回答这个问题：示例 2-14 中的两个表达式到底
会产生什么结果？ 回答之前不要用控制台去运行这两个式子。读完下面的代码，然后回答这个问题：示例 2-14 中的两个表达式到底
会产生什么结果？ 回答之前不要用控制台去运行这两个式子。
示例 2-14　一个谜题

>>> t = (1, 2, [30, 40])
>>> t[2] += [50, 60]

到底会发生下面 4 种情况中的哪一种？
a. t 变成 (1, 2, [30, 40, 50, 60])。
b. 因为 tuple 不支持对它的元素赋值，所以会抛出 TypeError 异常。
c. 以上两个都不是。
d. a 和 b 都是对的。

我刚看到这个问题的时候，异常确定地选择了 b，但其实答案是 d，也
就是说 a 和 b 都是对的！示例 2-15 是运行这段代码得到的结果，用的
Python 版本是 3.4，但是在 2.7 中结果也一样。

示例 2-15　没人料到的结果：t[2] 被改动了，但是也有异常抛出

>>> t = (1, 2, [30, 40])
>>> t[2] += [50, 60]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
>>> t
(1, 2, [30, 40, 50, 60])

Python Tutor（http://www.pythontutor.com）是一个对 Python 运行原理进行
可视化分析的工具。图 2-3 里是两张截图，分别代表示例 2-15 中 t 的
初始和最终状态。

下面来看看示例 2-16 中 Python 为表达式 s[a] += b 生成的字节码，可
能这个现象背后的原因会变得清晰起来。
示例 2-16　s[a] = b 背后的字节码

>>> dis.dis('s[a] += b')
1 0 LOAD_NAME 0(s)
3 LOAD_NAME 1(a)
6 DUP_TOP_TWO
7 BINARY_SUBSCR ➊
8 LOAD_NAME 2(b)
11 INPLACE_ADD ➋
12 ROT_THREE
13 STORE_SUBSCR ➌
14 LOAD_CONST 0(None)
17 RETURN_VALUE

➊ 将 s[a] 的值存入 TOS（Top Of Stack，栈的顶端）。
➋ 计算 TOS += b。这一步能够完成，是因为 TOS 指向的是一个可变对
象（也就是示例 2-15 里的列表）。
➌ s[a] = TOS 赋值。这一步失败，是因为 s 是不可变的元组（示例 2-15 中的元组 t）。
这其实是个非常罕见的边界情况，在 15 年的 Python 生涯中，我还没见
过谁在这个地方吃过亏。
至此我得到了 3 个教训。
不要把可变对象放在元组里面。
增量赋值不是一个原子操作。我们刚才也看到了，它虽然抛出了异
常，但还是完成了操作。
查看 Python 的字节码并不难，而且它对我们了解代码背后的运行机
制很有帮助。
在见证了 + 和 * 的微妙之处后，我们把话题转移到序列类型的另一个重
要部分上：排序。