從接觸 Python 時起，我就覺得 Python 的元組解包（unpacking）挺有意思，非常簡潔好用。 最顯而易見的例子就是多重賦值，即在一條語句中同時給多個變數賦值： ```python >>> x, y = 1, 2 >>> print(x, y) # 結果：1 2 ``` 在此例中，賦值操作符“=”號的右側的兩個數字會被存入到一個元組中，即變成 (1,2)，然後再被解包，依次賦值給“=”號左側的兩個變數。 如果我們直接寫`x = 1,2` ，然後打印出 x，或者在“=”號右側寫成一個元組，就能證實到這一點： ```python >>> x = 1, 2 >>> print(x) # 結果：(1, 2) >>> x, y = (1, 2) >>> print(x, y) # 結果：1 2 ``` 一些部落格或公眾號文章在介紹到這個特性時，通常會順著舉一個例子，即基於兩個變數，直接交換它們的值： ```python >>> x, y = 1, 2 >>> x, y = y, x >>> print(x, y) # 結果：2 1 ``` 一般而言，交換兩個變數的操作需要引入第三個變數。道理很簡單，如果要交換兩個杯子中所裝的水，自然會需要第三個容器作為中轉。 然而，Python 的寫法並不需要藉助中間變數，它的形式就跟前面的解包賦值一樣。正因為這個形式相似，很多人就誤以為 Python 的變數交換操作也是基於解包操作。 但是，事實是否如此呢？ 我搜索了一番，發現有人試圖回答過這個問題，但是他們的回答基本不夠全面。（當然，有不少是錯誤的答案，還有更多人只是知其然，卻從未想過要知其所以然） 先把本文的答案放出來吧：**Python 的交換變數操作不完全基於解包操作，有時候是，有時候不是！** 有沒有覺得這個答案很神奇呢？是不是聞所未聞？！ 到底怎麼回事呢？先來看看標題中最簡單的兩個變數的情況，我們上`dis` 大殺器看看編譯的位元組碼：  上圖開了兩個視窗，可以方便比較“a,b=b,a”與“a,b=1,2”的不同： - “a,b=b,a”操作：兩個 LOAD_FAST 是從區域性作用域中讀取變數的引用，並存入棧中，接著是最關鍵的 ROT_TWO 操作，它會交換兩個變數的引用值，然後兩個 STORE_FAST 是將棧中的變數寫入區域性作用域中。 - “a,b=1,2”操作：第一步 LOAD_CONST 把“=”號右側的兩個數字作為元組放到棧中，第二步 UNPACK_SEQUENCE 是序列解包，接著把解包結果寫入區域性作用域的變數上。 很明顯，形式相似的兩種寫法實際上完成的操作並不相同。在交換變數的操作中，並沒有裝包和解包的步驟！ ROT_TWO 指令是 CPython 直譯器實現的對於棧頂兩個元素的快捷操作，改變它們指向的引用物件。 還有兩個類似的指令是 ROT_THREE 和 ROT_FOUR，分別是快捷交換三和四個變數（摘自：ceval.c 檔案，最新的 3.9 分支）：  預定義的棧頂操作如下：  檢視官方文件中對於這幾個指令的解釋，其中 ROT_FOUR 是 3.8 版本新加的： > - `ROT_TWO` > > Swaps the two top-most stack items. > > > - `ROT_THREE` > > Lifts second and third stack item one position up, moves top down to position three. > > > - `ROT_FOUR` > > Lifts second, third and forth stack items one position up, moves top down to position four. > New in version 3.8. CPython 應該是以為這幾種變數的交換操作很常見，因此才提供了專門的優化指令。就像 [-5,256] 這些小整數被預先放到了整數池裡一樣。 對於更多變數的交換操作，實際上則會用到前面說的解包操作：  截圖中的 BUILD_TUPLE 指令會將給定數量的棧頂元素建立成元組，然後被 UNPACK_SEQUENCE 指令解包，再依次賦值。 值得一提的是，此處之所以比前面的“a,b=1,2”多出一個 build 操作，是因為每個變數的 LOAD_FAST 需要先單獨入棧，無法直接被組合成 LOAD_CONST 入棧。也就是說，“=”號右側有變數時，不會出現前文中的 LOAD_CONST 一個元組的情況。 最後還有一個值得一提的細節，那幾個指令是跟棧中元素的數量有關，而不是跟賦值語句中實際交換的變數數有關。看一個例子就明白了：  分析至此，你應該明白前文中的結論是怎麼回事了吧？ 我們稍微總結一下： - Python 能在一條語句中實現多重賦值，這是利用了序列解包的特性 - Python 能在一條語句中實現變數交換，不需引入中間變數，在變數數少於 4 個時（3.8 版本起是少於 5 個），CPython 是利用了 ROT_* 指令來交換棧中的元素，當變數數超出時，則是利用了序列解包的特性。 - 序列解包是 Python 的一大特性，但是在本文的例子中，CPython 直譯器在小小的操作中還提供了幾個優化的指令，這絕對會超出大多數人的認知 如果你覺得本文分析得不錯，那你應該會喜歡這些文章： 1、[Python為什麼使用縮排來劃分程式碼塊？](https://mp.weixin.qq.com/s/byhJnKoKSDnhUNUE9WWopw) 2、[Python 的縮排是不是反人類的設計？](https://mp.weixin.qq.com/s/pi1x6lT88dMmfUUqcVet-A) 3、[Python 為什麼不用分號作語句終止符？](https://mp.weixin.qq.com/s/LZ2ocKBfYurJtllU4asP2Q) 4、[Python 為什麼沒有 main 函式？為什麼我不推薦寫 main 函式？](https://mp.weixin.qq.com/s/1ehySR5NH2v1U8WIlXflEQ) 5、[Python 為什麼推薦蛇形命名法？](https://mp.weixin.qq.com/s/U4n3aEhznPx7lJ8lj6rU_A) 6、[Python 為什麼不支援 i++ 自增語法，不提供 ++ 操作符？](https://mp.weixin.qq.com/s/Bdn5XPUkH9Ssz4UZc4NKvQ) 寫在最後：本文屬於“Python為什麼”系列（Python貓出品），該系列主要關注 Python 的語法、設計和發展等話題，以一個個“為什麼”式的問題為切入點，試著展現 Python 的迷人魅力。部分話題會推出視訊版，請在 B 站收看，觀看地址：[視訊地址](https://space.bilibili.com/97566624/video)  公眾號【**Python貓**】， 本號連載優質的系列文章，有Python為什麼系列、喵星哲學貓系列、Python進階系列、好書推薦系列、技術寫作、優質英文推薦與翻譯等等，歡迎關