问题

Python 2 和 Python 3 有哪些主要区别?

回答
Python 2 和 Python 3 之间存在许多重要的区别,这些区别使得 Python 3 更现代化、更易于使用、更强大。以下是一些主要的区别,我会尽可能详细地解释:

1. `print` 语句与 `print()` 函数

Python 2: `print` 是一个语句(statement)。

```python
Python 2
print "Hello, World!"
print "Hello,", name
```

Python 3: `print()` 是一个函数(function)。

```python
Python 3
print("Hello, World!")
print("Hello,", name)
```

详细解释:

语法改变: 这是最直观和最常被提及的区别。在 Python 2 中,`print` 不需要括号,你可以直接写 `print x`。而在 Python 3 中,`print` 必须写成函数调用的形式 `print(x)`。
灵活性和功能: 将 `print` 改为函数带来了更大的灵活性。例如,你可以使用关键字参数来控制输出的格式,如 `end` 和 `sep`。

```python
Python 3
print("Hello", end="") 不换行
print("World", sep='') 用 '' 分隔
```
兼容性: 许多 Python 2 代码需要修改才能在 Python 3 中运行,仅仅是将 `print x` 改为 `print(x)` 就能解决很多情况,但对于更复杂的打印语句,可能还需要调整。

2. 整数除法

Python 2: `/` 运算符在进行整数除法时,会返回一个整数(截断小数部分)。

```python
Python 2
print 5 / 2 输出: 2
print 5.0 / 2 输出: 2.5
```

Python 3: `/` 运算符始终返回一个浮点数。

```python
Python 3
print(5 / 2) 输出: 2.5
print(5.0 / 2) 输出: 2.5
```

详细解释:

行为差异: 这是另一个导致兼容性问题的常见原因。Python 2 的整数除法行为可能导致意外的结果,特别是当开发者期望得到精确的浮点数结果时。
新运算符 `//`: 为了在 Python 3 中保留 Python 2 的整数除法行为,引入了新的运算符 `//` (地板除法)。

```python
Python 3
print(5 // 2) 输出: 2
```
预期一致性: Python 3 的 `/` 操作符在所有数字类型上表现一致,都返回浮点数,这使得代码的预期行为更加清晰和一致。

3. `range()` 与 `xrange()`

Python 2: 提供了两个函数:
`range(n)`: 返回一个包含从 0 到 n1 的整数列表。对于大的 `n`,这会占用大量内存。
`xrange(n)`: 返回一个 xrange 对象,它是一个迭代器,在需要时生成数字,更节省内存。

```python
Python 2
numbers_list = range(10) 生成一个包含 [0, 1, 2, ..., 9] 的列表
numbers_iterator = xrange(10) 生成一个迭代器
```

Python 3: `range()` 函数的行为与 Python 2 的 `xrange()` 相同,返回一个 range 对象(一种迭代器)。Python 2 的 `range()` 被移除。

```python
Python 3
numbers_iterator = range(10) 生成一个 range 对象 (迭代器)
```

详细解释:

内存效率: Python 3 的 `range()` 更有效率,尤其是处理大型序列时。它不会一次性将所有数字加载到内存中,而是按需生成。
迭代器: `range` 对象在 Python 3 中被设计成一个惰性序列,这意味着它只在迭代时才生成数值,而不是预先创建整个列表。这对于需要迭代大量数字的情况非常有益,可以显著减少内存消耗。
兼容性: 如果你的 Python 2 代码使用了 `xrange()`,并且你想迁移到 Python 3,那么你只需要将 `xrange()` 改为 `range()` 即可。

4. 字符串与字节序列

Python 2:
`str`: 默认是字节串(byte string),表示的是 ASCII 编码的字符串。
`unicode`: 表示 Unicode 字符串。

```python
Python 2
s = "hello" 是 str (字节串)
u = u"hello" 是 unicode (Unicode 字符串)
```

Python 3:
`str`: 默认是 Unicode 字符串。
`bytes`: 表示字节序列。

```python
Python 3
s = "hello" 是 str (Unicode 字符串)
b = b"hello" 是 bytes (字节序列)
```

详细解释:

编码混乱的解决: Python 2 中字符串和 Unicode 的混合使用是许多编码相关错误的主要原因。区分字符串的文本性质和字节的二进制性质在 Python 3 中变得更加明确。
文本 vs. 二进制:
在 Python 3 中,`str` 类型代表文本数据,它存储的是 Unicode 字符。
`bytes` 类型代表原始的字节数据,通常用于文件 I/O(读写二进制文件)、网络通信等需要处理二进制数据的场景。
转换: 在 Python 3 中,你需要显式地在 `str` 和 `bytes` 之间进行编码(encode)和解码(decode)。

```python
Python 3
unicode_string = "你好"
byte_string = unicode_string.encode('utf8') 编码成 UTF8 字节串
print(byte_string) 输出: b'xe4xbdxa0xe5xa5xbd'

decoded_string = byte_string.decode('utf8') 解码成 Unicode 字符串
print(decoded_string) 输出: 你好
```
兼容性: 迁移 Python 2 代码到 Python 3 时,涉及到字符串处理的部分需要特别注意,特别是那些涉及文件读写或网络通信的代码。

5. 异常处理

Python 2: 捕获异常的语法。

```python
Python 2
try:
some code
pass
except Exception, e:
print "Error:", e
```

Python 3: 捕获异常的语法。

```python
Python 3
try:
some code
pass
except Exception as e:
print("Error:", e)
```

详细解释:

语法变化: 在 Python 3 中,捕获异常时,使用 `as` 关键字来将异常对象赋值给一个变量,而不是使用逗号。
`except Exception, e` 的移除: Python 2 的这种语法在 Python 3 中被移除,强制使用更清晰的 `as` 关键字。

6. 迭代器与列表

Python 2: 许多返回列表的函数(如 `map`, `filter`, `zip`)在 Python 3 中改为返回迭代器。

```python
Python 2
my_list = map(lambda x: x2, [1, 2, 3]) my_list 是一个列表 [2, 4, 6]

Python 3
my_iterator = map(lambda x: x2, [1, 2, 3]) my_iterator 是一个 map 对象 (迭代器)
```

详细解释:

内存效率和惰性求值: 这一改变与 `range()` 的改变类似,旨在提高内存效率和支持惰性求值。返回迭代器意味着结果不会立即全部计算并存储在内存中,而是在需要时才逐个生成。
显式转换为列表: 如果你需要一个列表,可以在 Python 3 中显式地将迭代器转换为列表:

```python
Python 3
my_list = list(map(lambda x: x2, [1, 2, 3])) my_list 是一个列表 [2, 4, 6]
```
迭代的通用性: 很多情况下,你只需要迭代结果,而不需要一个完整的列表。返回迭代器使得代码可以更高效地处理大数据集。

7. `__future__` 模块

Python 2: 可以使用 `__future__` 模块导入 Python 3 的特性,以帮助平滑过渡。

```python
Python 2
from __future__ import print_function
from __future__ import division
```

详细解释:

向后兼容的桥梁: `__future__` 模块允许你在 Python 2 代码中启用一些 Python 3 的行为。例如,导入 `from __future__ import print_function` 就可以让你在 Python 2 代码中使用 `print()` 函数语法。
迁移辅助: 这是在 Python 2 代码库中逐步引入 Python 3 特性的重要工具,使得代码在 Python 2 和 Python 3 之间具有更好的兼容性,并为最终的 Python 3 迁移做准备。

8. `raw_input()` vs. `input()`

Python 2:
`raw_input()`: 读取用户输入并返回一个字符串。
`input()`: 读取用户输入,并尝试将其作为 Python 表达式求值。这是一个潜在的安全隐患。

```python
Python 2
name = raw_input("Enter your name: ") name 是字符串
result = input("Enter an expression: ") 尝试求值
```

Python 3:
`input()`: 行为与 Python 2 的 `raw_input()` 相同,总是返回一个字符串。
`raw_input()`: 被移除。

```python
Python 3
name = input("Enter your name: ") name 是字符串
如果想执行表达式,需要使用 eval(input(...)),但通常不推荐
```

详细解释:

安全性和一致性: Python 3 的 `input()` 函数更安全,因为它不会尝试执行用户输入的代码。它始终将输入视为字符串,这更符合大多数用户期望的行为。
简化: 移除了 `raw_input()`,统一了输入处理方式,简化了 API。

9. 字典的 `.keys()`, `.values()`, `.items()`

Python 2: 这些方法返回列表。

```python
Python 2
my_dict = {'a': 1, 'b': 2}
keys = my_dict.keys() keys 是一个列表 ['a', 'b']
```

Python 3: 这些方法返回“视图对象”(view objects),它们是动态的、迭代的,并且提供了一种比列表更有效的方式来访问字典的内容。

```python
Python 3
my_dict = {'a': 1, 'b': 2}
keys = my_dict.keys() keys 是一个 dict_keys 对象 (视图)
```

详细解释:

内存效率和性能: 视图对象不会复制整个列表,而是提供了一个字典内容的“实时”视图。当字典改变时,视图对象也会反映这些变化。这在处理大型字典时可以节省内存并提高性能。
迭代友好: 视图对象可以直接用于迭代,而无需转换为列表。

```python
Python 3
for key in my_dict.keys():
print(key)
```
兼容性: 如果你的 Python 2 代码依赖于这些方法返回列表并对列表进行操作(例如,排序列表),那么在 Python 3 中需要显式地使用 `list()` 将视图对象转换为列表。

```python
Python 3
keys_list = list(my_dict.keys())
```

10. 列表推导式中的生成器表达式

Python 2: 列表推导式和生成器表达式的语法相同。

```python
Python 2
squares_list = [i2 for i in range(10)] 列表推导式,生成列表
squares_generator = (i2 for i in range(10)) 生成器表达式,生成生成器
```

Python 3: 列表推导式和生成器表达式的语法有所区分,但更重要的行为改变是,生成器表达式的变量作用域更严格。

详细解释:

作用域 (主要区别): 在 Python 2 中,列表推导式中的变量在推导式结束后仍然存在于外部作用域。而生成器表达式的变量在迭代结束后消失。

```python
Python 2
result = [i for i in range(5)]
print i 仍然可以访问,值为 4

Python 3
result = [i for i in range(5)]
print(i) NameError: name 'i' is not defined
```
注意: Python 3 在函数内部的行为与此类似,它也使用了更严格的作用域。列表推导式在 Python 3 中被视为一个在函数内部创建的特殊作用域,因此变量不会泄漏到外部。

11. Unicode 和编码处理的改进

如前面字符串部分所述,Python 3 对 Unicode 的处理是内置且清晰的,这是其最重大的改进之一。

12. 其他重要的改变 (简述)

`next()` 方法: Python 2 中,迭代器有 `.next()` 方法,Python 3 中重命名为 `__next__()`。
`exec` 语句 vs. `exec()` 函数: 类似 `print`,`exec` 在 Python 3 中也成为一个函数。
`has_key()` 被移除: Python 3 中,检查字典是否存在某个键,应使用 `in` 操作符 (`key in my_dict`),而不是 `my_dict.has_key(key)`。
`reload()` 函数: Python 2 中是内置函数,Python 3 中移动到了 `importlib` 模块。
标准库的重组: 一些模块在 Python 3 中被重组或重命名,例如 `urllib` 和 `urllib2` 合并成 `urllib` 包。
元组解包的增强: Python 3 允许使用 `` 来解包元组或列表,例如 `a, rest, b = [1, 2, 3, 4, 5]`。

总结

Python 3 的设计目标是修复 Python 2 中的一些设计缺陷、不一致之处,并引入新的特性以提高语言的现代化程度、易用性和性能。主要的改进集中在:

清晰的字符串和字节区分 (Unicode 支持)
更合理的整数除法
内存效率的提高 (迭代器,视图对象)
更安全的输入处理
更现代化的语法和标准库

尽管 Python 2 在 2020 年已停止维护,但许多现有的代码库仍然在使用 Python 2。理解这些差异对于进行代码迁移和维护至关重要。Python 3 是 Python 的未来,鼓励新项目和迁移现有项目都使用 Python 3。

网友意见

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print

在进行程序调试时用得最多的语句可能就是 print,在 Python 2 中,print 是一条语句,而 Python3 中作为函数存在。有人可能就有疑问了,我在 Python2 中明明也看到当函数使用:

       # py2 print("hello")  # 等价 print  ("hello")  #py3 print("hello")      

然而,你看到的只是表象,那么上面两个表达式有什么区别?从输出结果来看是一样的,但本质上,前者是把 ("hello")当作一个整体,而后者 print()是个函数,接收字符串作为参数。

       # py2 >>> print("hello", "world") ('hello', 'world')  # py3 >>> print("hello", "world") hello world      

这个例子更明显了,在 py2 中,print语句后面接的是一个元组对象,而在 py3 中,print 函数可以接收多个位置参数。如果希望在 Python2 中 把 print 当函数使用,那么可以导入 future 模块 中的 print_function

       # py2 >>> print("hello", "world") ('hello', 'world') >>>  >>> from __future__ import print_function >>> print("hello", "world") hello world      

编码

Python2 的默认编码是 asscii,这也是导致 Python2 中经常遇到编码问题的原因之一,至于是为什么会使用 asscii 作为默认编码,原因在于 Python这门语言诞生的时候还没出现 Unicode。Python 3 默认采用了 UTF-8 作为默认编码,因此你不再需要在文件顶部写 # coding=utf-8 了。

       # py2 >>> sys.getdefaultencoding() 'ascii'  # py3 >>> sys.getdefaultencoding() 'utf-8'      

网上不少文章说通过修改默认编码格式来解决 Python2 的编码问题,其实这是个大坑,不要这么干。

字符串

字符串是最大的变化之一,这个变化使得编码问题降到了最低可能。在 Python2 中,字符串有两个类型,一个是 unicode,一个是 str,前者表示文本字符串,后者表示字节序列,不过两者并没有明显的界限,开发者也感觉很混乱,不明白编码错误的原因,不过在 Python3 中两者做了严格区分,分别用 str 表示字符串,byte 表示字节序列,任何需要写入文本或者网络传输的数据都只接收字节序列,这就从源头上阻止了编码错误的问题。

True和False

True 和 False 在 Python2 中是两个全局变量(名字),在数值上分别对应 1 和 0,既然是变量,那么他们就可以指向其它对象,例如:

       # py2 >>> True = False >>> True False >>> True is False True >>> False = "x" >>> False 'x' >>> if False: ...     print("?") ...  ?      

显然,上面的代码违背了 Python 的设计哲学 Explicit is better than implicit.。而 Python3 修正了这个缺陷,True 和 False 变为两个关键字,永远指向两个固定的对象,不允许再被重新赋值。

       # py3 >>> True = 1   File "<stdin>", line 1 SyntaxError: can't assign to keyword      

迭代器

在 Python2 中很多返回列表对象的内置函数和方法在 Python 3 都改成了返回类似于迭代器的对象,因为迭代器的惰性加载特性使得操作大数据更有效率。Python2 中的 range 和 xrange 函数合并成了 range,如果同时兼容2和3,可以这样:

       try:     range = xrange except:     pass      

另外,字典对象的 dict.keys()、dict.values() 方法都不再返回列表,而是以一个类似迭代器的 "view" 对象返回。高阶函数 map、filter、zip 返回的也都不是列表对象了。Python2的迭代器必须实现 next 方法,而 Python3 改成了 __next__

nonlocal

我们都知道在Python2中可以在函数里面可以用关键字 global 声明某个变量为全局变量,但是在嵌套函数中,想要给一个变量声明为非局部变量是没法实现的,在Pyhon3,新增了关键字 nonlcoal,使得非局部变量成为可能。

       def func():     c = 1     def foo():         c = 12     foo()     print(c) func()    #1      

可以对比上面两段代码的输出结果

       def func():     c = 1     def foo():         nonlocal c         c = 12     foo()     print(c) func()   # 12      

其实很多内建模块也做了大量调整,Python3 中的模块组织更加清晰,类更加先进,还引入了异步IO,先写这么多

-------更新-------

多谢知友 @YFdyh 指出,py2出现的时候其实已经有了unicode统一编码了,只不过py2为了向后兼容还是沿用了py1.x的设计逻辑

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