What the f*ck Python! 😱

<p align="center"><img src="/images/logo.png#gh-light-mode-only" alt=""><img src="/images/logo-dark.png#gh-dark-mode-only" alt=""></p>
<h1 align="center">What the f*ck Python! 😱</h1>
<p align="center">Изучение и понимание Python с помощью нестандартного поведения и "магического" поведения.</p>

Переводы: [English Original](https://github.com/satwikkansal/wtfpython) [Chinese 中文](https://github.com/robertparley/wtfpython-cn) | [Vietnamese Tiếng Việt](https://github.com/vuduclyunitn/wtfptyhon-vi) | [Spanish Español](https://web.archive.org/web/20220511161045/https://github.com/JoseDeFreitas/wtfpython-es) | [Korean 한국어](https://github.com/buttercrab/wtfpython-ko) | [Russian Русский](https://github.com/nifadyev/wtfpython/tree/main/translations/README-ru.md) | [German Deutsch](https://github.com/BenSt099/wtfpython) | [Add translation](https://github.com/satwikkansal/wtfpython/issues/new?title=Add%20translation%20for%20[LANGUAGE]&body=Expected%20time%20to%20finish:%20[X]%20weeks.%20I%27ll%20start%20working%20on%20it%20from%20[Y].)

Альтернативные способы: [Интерактивный сайт](https://wtfpython-interactive.vercel.app) | [Интерактивный Jupiter notebook](https://colab.research.google.com/github/satwikkansal/wtfpython/blob/master/irrelevant/wtf.ipynb) | [CLI](https://pypi.python.org/pypi/wtfpython)

Python, будучи прекрасно спроектированным высокоуровневым языком программирования, предоставляет множество возможностей для удобства программиста. Но иногда результаты работы Python кода могут показаться неочевидными на первый взгляд.

**wtfpython** задуман как проект, пытающийся объяснить, что именно происходит под капотом некоторых неочевидных фрагментов кода и менее известных возможностей Python.

Если вы опытный программист на Python, вы можете принять это как вызов и правильно объяснить WTF ситуации с первой попытки. Возможно, вы уже сталкивались с некоторыми из них раньше, и я смогу оживить ваши старые добрые воспоминания! 😅

PS: Если вы уже читали **wtfpython** раньше, с изменениями можно ознакомиться [здесь](https://github.com/satwikkansal/wtfpython/releases/) (примеры, отмеченные звездочкой - это примеры, добавленные в последней основной редакции).

Ну что ж, приступим...

# Содержание

- [Содержание](#содержание)
- [Структура примера](#структура-примера)
- [Применение](#применение)
- [👀 Примеры](#-примеры)
  - [Секция: Напряги мозги!](#секция-напряги-мозги)
    - [▶ Первым делом!](#-первым-делом)
      - [💡 Обьяснение](#-обьяснение)
    - [▶ Строки иногда ведут себя непредсказуемо](#-строки-иногда-ведут-себя-непредсказуемо)
      - [💡 Объяснение](#-объяснение)

# Структура примера

Все примеры имеют следующую структуру:

> ### ▶ Какой-то заголовок
>
> ```py
> # Неочевидный фрагмент кода
> # Подготовка к магии...
> ```
>
> **Вывод (Python версия):**
>
> ```py
> >>> triggering_statement
> Неожиданные результаты
> ```
>
> (Опционально): Краткое описание неожиданного результата
>
>
> #### 💡 Объяснение
>
> * Краткое объяснение того, что происходит и почему это происходит.
>
> ```py
> # Код
> # Дополнительные примеры для дальнейшего разъяснения (если необходимо)
> ```
>
> **Вывод (Python версия):**
>
> ```py
> >>> trigger # какой-нибудь пример, позволяющий легко раскрыть магию
> # обоснованный вывод
> ```

**Важно:** Все примеры протестированы на интерактивном интерпретаторе Python 3.5.2, и они должны работать для всех версий Python, если это явно не указано перед выводом.

# Применение

Хороший способ получить максимальную пользу от этих примеров - читать их последовательно, причем для каждого из них важно:

- Внимательно изучить исходный код. Если вы опытный программист на Python, то в большинстве случаев сможете предугадать, что произойдет дальше.
- Прочитать фрагменты вывода и,
  - Проверить, совпадают ли выходные данные с вашими ожиданиями.
  - Убедиться, что вы знаете точную причину, по которой вывод получился именно таким.
    - Если ответ отрицательный (что совершенно нормально), сделать глубокий вдох и прочитать объяснение (а если пример все еще непонятен, и создайте issue [здесь](https://github.com/satwikkansal/wtfpython/issues/new)).
    - Если "да", ощутите мощь своих познаний в Python и переходите к следующему примеру.

PS: Вы также можете читать WTFPython в командной строке, используя [pypi package](https://pypi.python.org/pypi/wtfpython),

```sh
pip install wtfpython -U
wtfpython
```

# 👀 Примеры

## Секция: Напряги мозги!

### ▶ Первым делом!

<!-- Example ID: d3d73936-3cf1-4632-b5ab-817981338863 -->
<!-- read-only -->

По какой-то причине "моржовый оператор" (англ. walrus) `:=` в Python 3.8 стал довольно популярным. Давайте проверим его,

1\.

```py
# Python version 3.8+

>>> a = "wtf_walrus"
>>> a
'wtf_walrus'

>>> a := "wtf_walrus"
File "<stdin>", line 1
    a := "wtf_walrus"
      ^
SyntaxError: invalid syntax

>>> (a := "wtf_walrus") # А этот код работает
'wtf_walrus'
>>> a
'wtf_walrus'
```

2 \.

```py
# Python version 3.8+

>>> a = 6, 9
>>> a
(6, 9)

>>> (a := 6, 9)
(6, 9)
>>> a
6

>>> a, b = 6, 9 # Типичная распаковка
>>> a, b
(6, 9)
>>> (a, b = 16, 19) # Упс
  File "<stdin>", line 1
    (a, b = 16, 19)
          ^
SyntaxError: invalid syntax

>>> (a, b := 16, 19) # На выводе получаем странный кортеж из 3 элементов
(6, 16, 19)

>>> a # Значение переменной остается неизменной?
6

>>> b
16
```

#### 💡 Обьяснение

**Быстрый разбор что такое "моржовый оператор"**

"Моржовый оператор" (`:=`) был представлен в Python 3.8, может быть полезен в ситуациях, когда вы хотите присвоить значения переменным в выражении.

```py
def some_func():
    # Предположим, что здесь выполняются требовательные к ресурсам вычисления
    # time.sleep(1000)
    return 5

# Поэтому вместо,
if some_func():
    print(some_func()) # Плохая практика, поскольку вычисления происходят дважды.

# Или
a = some_func()
if a:
    print(a)

# Можно лаконично написать
if a := some_func():
    print(a)
```

**Вывод (> 3.8):**

```py
5
5
5
```

Использование `:=` сэкономило одну строку кода и неявно предотвратило вызов `some_func` дважды.

- "выражение присваивания", не обернутое в скобки, иначе говоря использование моржового оператора, ограничено на верхнем уровне, отсюда `SyntaxError` в выражении `a := "wtf_walrus"` в первом фрагменте. После оборачивания в скобки, `a` было присвоено значение, как и ожидалось.

- В то же время оборачивание скобками выражения, содержащего оператор `=`, не допускается. Отсюда синтаксическая ошибка в `(a, b = 6, 9)`.

- Синтаксис моржового оператора имеет вид `NAME:= expr`, где `NAME` - допустимый идентификатор, а `expr` - допустимое выражение. Следовательно, упаковка и распаковка итерируемых объектов не поддерживается, что означает,

  - `(a := 6, 9)` эквивалентно `((a := 6), 9)` и в конечном итоге `(a, 9)` (где значение `a` равно `6`)

    ```py
    >>> (a := 6, 9) == ((a := 6), 9)
    True
    >>> x = (a := 696, 9)
    >>> x
    (696, 9)
    >>> x[0] is a # Оба ссылаются на одну и ту же ячейку памяти
    True
    ```

  - Аналогично, `(a, b := 16, 19)` эквивалентно `(a, (b := 16), 19)`, которое есть не что иное, как кортеж из 3 элементов.

---

### ▶ Строки иногда ведут себя непредсказуемо

<!-- Example ID: 30f1d3fc-e267-4b30-84ef-4d9e7091ac1a --->
1\.

```py
>>> a = "some_string"
>>> id(a)
140420665652016
>>> id("some" + "_" + "string") # Обратите внимание, оба идентификатора одинаковы
140420665652016
```

2\.

```py
>>> a = "wtf"
>>> b = "wtf"
>>> a is b
True

>>> a = "wtf!"
>>> b = "wtf!"
>>> a is b
False
```

3\.

```py
>>> a, b = "wtf!", "wtf!"
>>> a is b # Актуально для версий Python, кроме 3.7.x
True

>>> a = "wtf!"; b = "wtf!"
>>> a is b # Выражение вернет True или False в зависимости вызываемой среды (python shell / ipython / скрипт).
False
```

```py
# На этот раз в файле
a = "wtf!"
b = "wtf!"
print(a is b)

# Выводит True при запуске модуля
```

4\.

**Output (< Python3.7 )**

```py
>>> 'a' * 20 is 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'
True
>>> 'a' * 21 is 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'
False
```

Логично, правда?

#### 💡 Объяснение

- Поведение в первом и втором фрагментах связано с оптимизацией CPython (называемой интернированием строк ((англ. string interning))), которая пытается использовать существующие неизменяемые объекты в некоторых случаях вместо того, чтобы каждый раз создавать новый объект.
- После "интернирования" многие переменные могут ссылаться на один и тот же строковый объект в памяти (тем самым экономя память).
- В приведенных выше фрагментах строки неявно интернированы. Решение о том, когда неявно интернировать строку, зависит от реализации. Правила для интернирования строк следующие:
  - Все строки длиной 0 или 1 символа интернируются.
  - Строки интернируются во время компиляции (`'wtf'` будет интернирована, но `''.join(['w'', 't', 'f'])` - нет)
  - Строки, не состоящие из букв ASCII, цифр или знаков подчеркивания, не интернируются. В примере выше `'wtf!'` не интернируется из-за `!`. Реализацию этого правила в CPython можно найти [здесь](https://github.com/python/cpython/blob/3.6/Objects/codeobject.c#L19)
  ![image](/images/string-intern/string_intern.png)
- Когда переменные `a` и `b` принимают значение `"wtf!"` в одной строке, интерпретатор Python создает новый объект, а затем одновременно ссылается на вторую переменную. Если это выполняется в отдельных строках, он не "знает", что уже существует `"wtf!"` как объект (потому что `"wtf!"` не является неявно интернированным в соответствии с фактами, упомянутыми выше). Это оптимизация во время компиляции, не применяется к версиям CPython 3.7.x (более подробное обсуждение смотрите здесь [issue](https://github.com/satwikkansal/wtfpython/issues/100)).
- Единица компиляции в интерактивной среде IPython состоит из одного оператора, тогда как в случае модулей она состоит из всего модуля. `a, b = "wtf!", "wtf!"` - это одно утверждение, тогда как `a = "wtf!"; b = "wtf!"` - это два утверждения в одной строке. Это объясняет, почему тождества различны в `a = "wtf!"; b = "wtf!"`, но одинаковы при вызове в модуле.
- Резкое изменение в выводе четвертого фрагмента связано с [peephole optimization](https://en.wikipedia.org/wiki/Peephole_optimization) техникой, известной как складывание констант (англ. Constant folding). Это означает, что выражение `'a'*20` заменяется на `'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'` во время компиляции, чтобы сэкономить несколько тактов во время выполнения. Складывание констант происходит только для строк длиной менее 21. (Почему? Представьте себе размер файла `.pyc`, созданного в результате выполнения выражения `'a'*10**10`). [Вот](https://github.com/python/cpython/blob/3.6/Python/peephole.c#L288) исходный текст реализации для этого.
- Примечание: В Python 3.7 складывание констант было перенесено из оптимизатора peephole в новый оптимизатор AST с некоторыми изменениями в логике, поэтому четвертый фрагмент не работает в Python 3.7. Подробнее об изменении можно прочитать [здесь](https://bugs.python.org/issue11549).

---


### ▶ Осторожнее с цепочкой операций
<!-- Example ID: 07974979-9c86-4720-80bd-467aa19470d9 --->
```py
>>> (False == False) in [False] # логично
False
>>> False == (False in [False]) # все еще логично
False
>>> False == False in [False] # а теперь что?

True

>>> True is False == False
False
>>> False is False is False
True

>>> 1 > 0 < 1
True
>>> (1 > 0) < 1
False
>>> 1 > (0 < 1)
False
```

#### 💡 Объяснение:

Согласно https://docs.python.org/3/reference/expressions.html#comparisons

> Формально, если a, b, c, ..., y, z - выражения, а op1, op2, ..., opN - операторы сравнения, то a op1 b op2 c ... y opN z эквивалентно a op1 b и b op2 c и ... y opN z, за исключением того, что каждое выражение оценивается не более одного раза.

Хотя такое поведение может показаться глупым в приведенных выше примерах, оно просто фантастично для таких вещей, как `a == b == c` и `0 <= x <= 100`.

* `False is False is False` эквивалентно `(False is False) и (False is False)`.
* `True is False == False` эквивалентно `(True is False) and (False == False)` и так как первая часть высказывания (`True is False`) оценивается в `False`, то все выражение приводится к `False`.
* `1 > 0 < 1` эквивалентно `(1 > 0) и (0 < 1)`, которое приводится к `True`.
* Выражение `(1 > 0) < 1` эквивалентно `True < 1` и
  ```py
  >>> int(True)
  1
  >>> True + 1 # не относится к данному примеру, но просто для интереса
  2
  ```
  В итоге, `1 < 1` выполняется и дает результат `False`

---


### ▶ Как не надо использовать оператор `is`
<!-- Example ID: 230fa2ac-ab36-4ad1-b675-5f5a1c1a6217 --->
Ниже приведен очень известный пример.

1\.

```py
>>> a = 256
>>> b = 256
>>> a is b
True

>>> a = 257
>>> b = 257
>>> a is b
False
```

2\.

```py
>>> a = []
>>> b = []
>>> a is b
False

>>> a = tuple()
>>> b = tuple()
>>> a is b
True
```

3\.
**Результат**

```py
>>> a, b = 257, 257
>>> a is b
True
```

**Вывод (только для Python 3.7.x)**

```py
>>> a, b = 257, 257
>>> a is b
False
```

#### 💡 Объяснение:

**Разница между `is` и `==`**.

* Оператор `is` проверяет, ссылаются ли оба операнда на один и тот же объект (т.е. проверяет, совпадают ли идентификаторы операндов или нет).
* Оператор `==` сравнивает значения обоих операндов и проверяет, одинаковы ли они.
* Таким образом, оператор `is` предназначен для равенства ссылок, а `==` - для равенства значений. Пример, чтобы прояснить ситуацию,
  ```py
  >>> class A: pass
  >>> A() is A() # 2 пустых объекта в разных ячейках памяти
  False
  ```

**`256` - существующий объект, а `257` - нет**.

При запуске python числа от `-5` до `256` записываются в память. Эти числа используются часто, поэтому имеет смысл просто иметь их наготове.

Перевод цитаты из [документации](https://docs.python.org/3/c-api/long.html)
> Текущая реализация хранит массив целочисленных объектов для всех целых чисел от -5 до 256, когда вы создаете int в этом диапазоне, вы просто получаете обратно ссылку на существующий объект.

```py
>>> id(256)
10922528
>>> a = 256
>>> b = 256
>>> id(a)
10922528
>>> id(b)
10922528
>>> id(257)
140084850247312
>>> x = 257
>>> y = 257
>>> id(x)
140084850247440
>>> id(y)
140084850247344
```

Интерпретатор не понимает, что до выполнения выражения `y = 257` целое число со значением `257` уже создано, и поэтому он продолжает создавать другой объект в памяти.

Подобная оптимизация применима и к другим **изменяемым** объектам, таким как пустые кортежи. Поскольку списки являются изменяемыми, поэтому `[] is []` вернет `False`, а `() is ()` вернет `True`. Это объясняет наш второй фрагмент. Перейдем к третьему,

**И `a`, и `b` ссылаются на один и тот же объект при инициализации одним и тем же значением в одной и той же строкеi**.

**Вывод**

```py
>>> a, b = 257, 257
>>> id(a)
140640774013296
>>> id(b)
140640774013296
>>> a = 257
>>> b = 257
>>> id(a)
140640774013392
>>> id(b)
140640774013488
```

* Когда a и b инициализируются со значением `257` в одной строке, интерпретатор Python создает новый объект, а затем одновременно ссылается на него во второй переменной. Если делать это в отдельных строках, интерпретатор не "знает", что объект `257` уже существует.

* Это оптимизация компилятора и относится именно к интерактивной среде. Когда вы вводите две строки в интерпретаторе, они компилируются отдельно, поэтому оптимизируются отдельно. Если выполнить этот пример в файле `.py', поведение будет отличаться, потому что файл компилируется весь сразу. Эта оптимизация не ограничивается целыми числами, она работает и для других неизменяемых типов данных, таких как строки (проверьте пример "Строки - это сложно") и плавающие числа,

  ```py
  >>> a, b = 257.0, 257.0
  >>> a is b
  True
  ```

* Почему это не сработало в Python 3.7? Абстрактная причина в том, что такие оптимизации компилятора зависят от реализации (т.е. могут меняться в зависимости от версии, ОС и т.д.). Я все еще выясняю, какое именно изменение реализации вызвало проблему, вы можете проверить этот [issue](https://github.com/satwikkansal/wtfpython/issues/100) для получения обновлений.

---