操作符详解之成员测试(Python)

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参考文档：Membership test operations

成员测试使用 in 和 not in 作为操作符。如果 x 是 s 中的一员，x in s 便会返回 True ；否则返回 False。x not in s与 x in s 的真值相反。所有内置序列(sequences)和集合(set)类型都支持成员测试；字典也支持该操作，不过字典将键(key)作为测试对象。对于容器类型(如 list、tuple、set、frozenset、dict 或 collections.deque)，表达式 x in y 相当于 any(x is e or x == e for e in y)。

另外，对于 string 和 bytes 类型，仅当 x 是 y 的子串(substring)时，x in y 会返回 True。在这种情况下，成员测试等效于 y.find(x) != -1。由于空字符串被视作任何字符的子串，所以 "" in "abd" 将会返回 True。

对某个对象进行成员测试时，依据对象所持方法的不同，可分为如下三种情况：

• 第一种情况是在用户(user-defined)定义类中已定义了 __contains__() 方法。那么在进行成员测试时，便会调用该方法。x in y 与 y.__contains__(x) 的真值相同，也就是说如果后者返回 True，前者也会返回 True。

  class Fib(object):
      def __reset(self):
          self.a = 1
          self.b = 1
  
      def __init__(self):
          self.__reset()
  
      def __contains__(self, item):
          print("调用 __contains__")
          self.__reset()
          while True:
              self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
              if item == self.a:
                  return True
              elif item < self.a:
                  return False
  
      def __reset(self):
          self.a = 1
          self.b = 1
  
  
  a_fib = Fib()
  print(3 in a_fib)
  

  输出：

  调用 __contains__
  True
  

• 第二种情况是在用户定义类中并没有定义 __contains__()，但定义了 __iter__()。那么在执行 x in y 时，便会通过 __iter__() 对 y 进行迭代，如果在迭代过程中产生了与 x 相等的值，就会返回 True。在迭代过程中，只要确定存在与 x 相等的值，便会停止迭代，不会执行完全部的迭代过程。如果在迭代过程中引发了异常，则如同在成员测试中引发的异常一样。

  class Fib(object):
      def __reset(self):
          self.a = 1
          self.b = 1
  
      def __init__(self):
          self.__reset()
  
      def __iter__(self):
          """测试该方法前，请删除__contains__"""
          print("调用 __iter__()")
          self.__reset()
          return self
  
      def __next__(self):
          self.a, self.b = self.b, self.a + self.b  # 计算下一个值
          if self.a > 100000:  # 退出循环的条件
              print("停止迭代")
              raise StopIteration()
          return self.a  # 返回下一个值
      
  a_fib = Fib()
  print(3 in a_fib)
  

  输出：

  调用 __iter__()
  True
  

• 第三种情况是 __contains__()和 __iter__() 都没有定义，但定义了 __getitem__()。那么在执行 x in y 时，便会通过 __getitem__() 对 y 中各项逐一索引，仅当存在 x == y[i]( i 为非负整数)时，会返回 True。如果在迭代过程中引发了异常，则如同在成员测试中引发的异常一样。
  tips：定义了 __getitem__() ，但没有定义 __iter__()时，会尝试使用旧式迭代协议，也就是通过 __getitem__() 逐一索引各个元素的方式，进行迭代。另外，我没有看懂文档中的这句话："all lower integer indices do not raise IndexError exception. "

  class Fib(object):
      def __reset(self):
          self.a = 1
          self.b = 1
  
      def __init__(self):
          self.__reset()
  
      def __getitem__(self, item):
          """测试该方法前，请删除__contains__和__iter__"""
          self.__reset()
          print("调用 __getitem__")
          for x in range(item):
              self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
              if self.a > 100000:  # 退出循环的条件
                  print("停止迭代")
                  raise StopIteration()
          return self.a
      
  a_fib = Fib()
  print(3 in a_fib)
  

  输出：

  调用 __getitem__
  True
  

小结：综合以上三种情况，可见成员测试会优先使用 __contains__，如果没有定义该方法才会使用 __iter__()，如果前面两个方法都未定义才会尝试 __getitem__。