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Python增强提案

PEP 416 – 添加frozendict内置类型

作者:
Victor Stinner <vstinner at python.org>
状态:
已拒绝
类型:
标准跟踪
创建:
2012年2月29日
Python版本:
3.3
目录

拒绝通知

我拒绝了这个PEP。一些原因（并非详尽）：

  • 根据Raymond Hettinger的说法，frozendict的使用率很低。那些使用它的人往往只是将其作为提示，例如声明全局或类级别的“常量”：它们并非真正不可变，因为任何人都可以对名称进行赋值。
  • 存在避免可变默认值的习惯用法。
  • 在PyPy中使用frozendict优化代码的潜力尚不确定；首先需要更改很多其他内容。编译时查找通常也是如此。
  • 多个线程可以通过约定同意不修改共享字典，没有必要强制执行。多个进程无法共享字典。
  • 添加用Python编写的安全沙箱，即使范围有限，也遭到许多人的反对，因为天生难以证明沙箱实际上是安全的。因此，我们不会很快将其添加到标准库中，因此此用例超出了PEP的范围。

另一方面，将现有的只读字典代理公开为内置类型对我来说听起来不错。（需要对其进行更改以允许调用构造函数。）GvR。

更新（2012-04-15）：一个新的MappingProxyType类型已添加到Python 3.3的types模块中。

摘要

添加一个新的frozendict内置类型。

基本原理

frozendict是一个只读映射：无法添加或删除键，并且键始终映射到相同的值。但是，frozendict的值可以不可哈希。frozendict 可哈希当且仅当所有值都可哈希。

用例

  • 像默认配置这样的不可变全局变量。
  • 函数参数的默认值。避免可变默认参数的问题。
  • 实现缓存：frozendict可用于存储函数关键字。frozendict可用于映射的键或集合的成员。
  • 当frozendict由多个线程或进程共享时，frozendict避免了锁的需求，尤其是可哈希的frozendict。它还有助于禁止协程（生成器+greenlets）修改全局状态。
  • frozendict查找可以在编译时而不是运行时完成，因为映射是只读的。frozendict可以用来代替预处理器在编译时移除条件代码，例如特定于调试版本的代码。
  • frozendict有助于为安全模块实现只读对象代理。例如，可以将frozendict类型用于__builtins__映射或type.__dict__。这是可能的，因为frozendict与PyDict C API兼容。
  • frozendict在某些情况下避免了对只读代理的需求。frozendict比代理快，因为获取frozendict中的项是快速查找，而代理需要函数调用。

约束

  • frozendict必须实现Mapping抽象基类
  • frozendict键和值可以是不可排序的
  • 如果所有键和值都可哈希，则frozendict可哈希
  • frozendict哈希不依赖于项的创建顺序

实现

  • 添加一个基于PyDictObject的PyFrozenDictObject结构，并带有一个额外的“Py_hash_t hash;”字段
  • frozendict.__hash__()使用hash(frozenset(self.items()))实现，并在其私有hash属性中缓存结果
  • 将frozendict注册为collections.abc.Mapping
  • frozendict可与PyDict_GetItem()一起使用，但PyDict_SetItem()和PyDict_DelItem()会引发TypeError

方案：可哈希字典

为了确保frozendict可哈希，可以在创建frozendict之前检查值

import itertools

def hashabledict(*args, **kw):
    # ensure that all values are hashable
    for key, value in itertools.chain(args, kw.items()):
        if isinstance(value, (int, str, bytes, float, frozenset, complex)):
            # avoid the compute the hash (which may be slow) for builtin
            # types known to be hashable for any value
            continue
        hash(value)
        # don't check the key: frozendict already checks the key
    return frozendict.__new__(cls, *args, **kw)

反对意见

namedtuple可能符合frozendict的要求。

namedtuple不是映射，它没有实现Mapping抽象基类。

frozendict可以使用描述符”和“frozendict只需要在实践中是常量”来实现。

如果frozendict用于强化Python（安全目的），则必须用C实现。用C实现的类型也更快。

PEP 351已被拒绝。

PEP 351试图冻结一个对象，因此可能会将一个可变对象转换为一个不可变对象（使用不同的类型）。frozendict不会转换任何内容：如果值不可哈希，则hash(frozendict)会引发TypeError。冻结对象不是这个PEP的目的。

替代方案：dictproxy

Python有一个内置的dictproxy类型，由type.__dict__ getter描述符使用。此类型不公开。dictproxy是字典的只读视图，但它不是只读映射。如果修改了字典，则dictproxy也会被修改。

可以使用ctypes和Python C API使用dictproxy，例如，请参阅Ikkei Shimomura的通过ctypes.pythonapi和type()创建dictproxy对象（Python配方576540）。该配方包含一个测试，检查dictproxy是否“可变”（修改与dictproxy链接的字典）。

但是，dictproxy在某些情况下可能很有用，在这些情况下，其可变属性不是问题，可以避免复制字典。

现有实现

白名单方法。

  • 实现不可变字典（Python配方498072）作者：Aristotelis Mikropoulos。类似于frozendict，只是它不是真正只读的：可以访问此私有内部字典。它没有实现__hash__，并且存在实现问题：可以再次调用__init__()来修改映射。
  • PyWebmail包含一个ImmutableDict类型：webmail.utils.ImmutableDict。如果键和值可哈希，则它可哈希。它不是真正只读的：其内部字典是公共属性。
  • remember项目：remember.dicts.FrozenDict。它用于实现缓存：FrozenDict用于存储函数回调。FrozenDict可能是可哈希的。它有一个额外的supply_dict()类方法，用于从字典创建FrozenDict而不复制字典：将字典存储为内部字典。实现问题：可以调用__init__()来修改映射，并且哈希可能因项创建顺序而异。映射不是真正只读的：内部字典可在Python中访问。

黑名单方法：继承自dict并覆盖写入方法以引发异常。它不是真正只读的：仍然可以在此类“冻结字典”上调用字典方法来修改它。

可哈希字典：继承自dict并只添加__hash__方法。

来源：https://github.com/python/peps/blob/main/peps/pep-0416.rst

上次修改：2023-09-09 17:39:29 GMT