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2014
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给 Python 加上分数和十进制数字面量表示

本文来自依云's Blog,转载请注明。

听说 Ruby 支持分数字面量呢——

irb(main):001:0> 1/3r
=> (1/3)
irb(main):002:0> 1/3r+1/2r
=> (5/6)

可是在 Python 里只能这样子:

>>> from fractions import Fraction as R
>>> R(1, 3)
Fraction(1, 3)
>>> R(1, 3) + R(1, 2)
Fraction(5, 6)

学习《用 `accio` 代替 `import`:深入理解自举和 Python 语法》改改 Python 解释器,让它也支持分数字面量,应该会很有趣呢 =w=

去翻了一下 Grammar/Grammar 文件,有些失望。那里只有语法定义,没有词法定义呢。以为词法定义在另一个地方,所以找了找,无果。只有 C 代码。想到复数的 j 字尾,直接拿 ag 搜带引号的 "j"'j',最终确认它在 Parser/tokenizer.c 里。也就是说,Python 的词法分析是自己实现的。

在那个四千多行的tok_get函数里,有一部分代码在尝试解析一个数,也就是语法里的 NUMBER。照着解析复数的办法,把 d 后缀和 r 后缀也加进去:

diff -r bf65e7db066d Parser/tokenizer.c
--- a/Parser/tokenizer.c    Mon Apr 14 22:27:27 2014 -0400
+++ b/Parser/tokenizer.c    Fri May 30 20:12:07 2014 +0800
@@ -1528,6 +1528,10 @@
                 goto fraction;
             if (c == 'j' || c == 'J')
                 goto imaginary;
+            if (c == 'd' || c == 'D')
+                goto decimal;
+            if (c == 'r' || c == 'R')
+                goto rational;
             if (c == 'x' || c == 'X') {

                 /* Hex */
@@ -1621,6 +1625,12 @@
                     /* Imaginary part */
         imaginary:
                     c = tok_nextc(tok);
+                else if (c == 'd' || c == 'D')
+        decimal:
+                    c = tok_nextc(tok);
+                else if (c == 'r' || c == 'R')
+        rational:
+                    c = tok_nextc(tok);
             }
         }
         tok_backup(tok, c);

d 后缀是我给十进制数——就是会计里会用到的精确的十进制小数——准备的。

然后可以编译出来试试。这个 configure 命令是从 Arch 官方编译脚本里找的。

./configure --enable-shared --with-threads --with-computed-gotos --enable-ipv6 --with-valgrind --with-system-expat --with-dbmliborder=gdbm:ndbm --with-system-ffi --with-system-libmpdec --without-ensurepip
make

因为我不执行安装步骤,而又用了共享库,所以要这样子执行:

LD_LIBRARY_PATH=. ./python

试试看:

>>> 4d
ValueError: could not convert string to float: 4d

有效果,不报语法错了呢。

现在报ValueError,因为我还没告诉 Python 如何解析我新加的字面量表示呢。解析代码位于Python/ast.cparsenumber函数。最终的补丁如下:

diff -r bf65e7db066d Python/ast.c
--- a/Python/ast.c  Mon Apr 14 22:27:27 2014 -0400
+++ b/Python/ast.c  Fri May 30 20:12:07 2014 +0800
@@ -3650,12 +3650,29 @@
     long x;
     double dx;
     Py_complex compl;
-    int imflag;
+    char typeflag;
+    PyObject *mod, *type, *ret;

     assert(s != NULL);
     errno = 0;
     end = s + strlen(s) - 1;
-    imflag = *end == 'j' || *end == 'J';
+    switch(*end){
+        case 'j':
+        case 'J':
+            typeflag = 'j';
+            break;
+        case 'd':
+        case 'D':
+            typeflag = 'd';
+            break;
+        case 'r':
+        case 'R':
+            typeflag = 'r';
+            break;
+        default:
+            typeflag = 'i';
+    }
+
     if (s[0] == '0') {
         x = (long) PyOS_strtoul(s, (char **)&end, 0);
         if (x < 0 && errno == 0) {
@@ -3670,13 +3687,43 @@
         return PyLong_FromLong(x);
     }
     /* XXX Huge floats may silently fail */
-    if (imflag) {
+    if (typeflag == 'j') {
         compl.real = 0.;
         compl.imag = PyOS_string_to_double(s, (char **)&end, NULL);
         if (compl.imag == -1.0 && PyErr_Occurred())
             return NULL;
         return PyComplex_FromCComplex(compl);
     }
+    else if (typeflag == 'd') {
+      mod = PyImport_ImportModule("decimal");
+      if (mod == NULL)
+          return NULL;
+
+      type = PyObject_GetAttrString(mod, "Decimal");
+      if (type == NULL) {
+          Py_DECREF(mod);
+          return NULL;
+      }
+      ret = PyObject_CallFunction(type, "s#", s, strlen(s)-1);
+      Py_DECREF(type);
+      Py_DECREF(mod);
+      return ret;
+    }
+    else if (typeflag == 'r') {
+      mod = PyImport_ImportModule("fractions");
+      if (mod == NULL)
+          return NULL;
+
+      type = PyObject_GetAttrString(mod, "Fraction");
+      if (type == NULL) {
+          Py_DECREF(mod);
+          return NULL;
+      }
+      ret = PyObject_CallFunction(type, "s#", s, strlen(s)-1);
+      Py_DECREF(type);
+      Py_DECREF(mod);
+      return ret;
+    }
     else
     {
         dx = PyOS_string_to_double(s, NULL, NULL);

因为只是玩玩,所以不太认真,没仔细做错误处理;因为decimalfractions模块是从外部文件导入的,所以可能被覆盖掉,从而导致报错,并且这错误是无法通过异常处理捕获的。

不出问题的话,再次make之后,就可以开始玩了。不过在此之前,再多做几个补丁,让 Python 把分数和十进制数显示得简洁好看一点:

diff -r bf65e7db066d Lib/decimal.py
--- a/Lib/decimal.py    Mon Apr 14 22:27:27 2014 -0400
+++ b/Lib/decimal.py    Fri May 30 20:12:07 2014 +0800
@@ -1015,7 +1015,7 @@
     def __repr__(self):
         """Represents the number as an instance of Decimal."""
         # Invariant:  eval(repr(d)) == d
-        return "Decimal('%s')" % str(self)
+        return str(self) + 'd'

     def __str__(self, eng=False, context=None):
         """Return string representation of the number in scientific notation.
diff -r bf65e7db066d Lib/fractions.py
--- a/Lib/fractions.py  Mon Apr 14 22:27:27 2014 -0400
+++ b/Lib/fractions.py  Fri May 30 20:12:07 2014 +0800
@@ -280,7 +280,7 @@

     def __repr__(self):
         """repr(self)"""
-        return ('Fraction(%s, %s)' % (self._numerator, self._denominator))
+        return str(self) + 'r'

     def __str__(self):
         """str(self)"""
diff -r bf65e7db066d Modules/_decimal/_decimal.c
--- a/Modules/_decimal/_decimal.c   Mon Apr 14 22:27:27 2014 -0400
+++ b/Modules/_decimal/_decimal.c   Fri May 30 20:12:07 2014 +0800
@@ -3092,18 +3092,10 @@
 static PyObject *
 dec_repr(PyObject *dec)
 {
-    PyObject *res, *context;
-    char *cp;
-
-    CURRENT_CONTEXT(context);
-    cp = mpd_to_sci(MPD(dec), CtxCaps(context));
-    if (cp == NULL) {
-        PyErr_NoMemory();
-        return NULL;
-    }
-
-    res = PyUnicode_FromFormat("Decimal('%s')", cp);
-    mpd_free(cp);
+    PyObject *res, *str;
+    str = dec_str(dec);
+    res = PyUnicode_FromFormat("%Ud", str);
+    Py_DECREF(str);
     return res;
 }

下面是最终成果啦:

>>> 0.1 + 0.2 == 0.3
False
>>> 0.1d + 0.2d == 0.3d
True
>>> 1/3r + 1/2r
5/6r
>>> 0.4/1.2r
0.33333333333333337
>>> 0.4r/1.2r
1/3r

可以看到,与复数类似,分数字面量其实包含了一次除法。所以如果分子写浮点数的话,最终结果是会被转成浮点数的呢。这个和 Ruby 的行为是一样的 =w=

Category: python | Tags: Python C代码 | Read Count: 6258
MaskRay 说:
Jun 02, 2014 05:51:03 PM

gem多了之後pry好慢……strace -fe file看到它stat很多文件……但又不想用irb

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依云 说:
Jun 02, 2014 06:25:13 PM

就是在输入之后加了高亮而已?连 bpython 那样的实时高亮都没有呢。

ThisTusooa 说:
Jun 04, 2014 06:27:23 PM

">>> 0.1 + 0.2 == 0.3
False"
● perl -e 'print 0.1+0.2'
0.3%
#还是perl比较符合人类的习惯。

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依云 说:
Jun 04, 2014 09:18:52 PM

可是 Perl 的 0.1 + 0.2 == 0.3 也是假呀:

>>> perl -e 'print "false\n" if not 0.1 + 0.2 == 0.3;'
false

反而是为了得到相似的结果我要多写好多字符。(Python 只需要 python3 -c 'print(0.1 + 0.2 == 0.3)' 就可以了)

ThisTusooa 说:
Jun 06, 2014 07:20:07 PM

我没有说perl里0.1+0.2==0.3,
我说的perl的输出比较符合人类的习惯。
● perl -e 'print ((0.1+0.2).q// == 0.3)'
1%
● perl -e 'print (0.1 + 0.2 eq 0.3)'
1%
● perl -e 'print 0.1+0.2==0.30000000000000004'
1%
关于输出True/False的问题,是因为perl(5)本身没有bool这个类型。
刚看了一下,python在转换成字串的时候,输出的也是符合人类习惯的精确(?)数值
而perl6做(kan)的(qi)是(lai)真的准确计算

● perl6 -e 'say 0.1+0.2'
0.3
● perl6 -e 'say 0.1+0.2==0.3'
True
● perl6 -e 'say ((0.1+0.2).perl)'
0.3

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依云 说:
Jun 06, 2014 10:14:38 PM

哇,你竟然有 Perl 6 的解释器!我曾经试过那个 Haskell 版的,记得当时没编译成功呢喵。

比尔盖子 说:
Jun 19, 2014 08:56:43 PM

对 Function 进行 Monkey Patch,修改一下 __repl__ 大概就可以达到相同效果了吧。

修改 Python 解释器是纯粹为了学习?

比尔盖子 说:
Jun 19, 2014 08:57:37 PM

s/repl/rper/

Dvorak 上 r、l 正好挨在一起,而且 REPL 也是个词,第一次没看出来错……

比尔盖子 说:
Jun 19, 2014 08:58:33 PM

s/rper/repr/

啊啊啊啊啊啊!评论应该允许 5 分钟内编辑啊!!!

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依云 说:
Jun 20, 2014 11:57:54 AM

就是为了玩儿呀~
修改 __repr__ 容易,可是 Python 词法没办法的呀。

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依云 说:
Jun 20, 2014 11:59:03 AM

去给 galeki 提需求吧。或者等我什么时候给自己写个博客系统出来?


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