Python 為什麼沒有 void 關鍵字?

語言: CN / TW / HK

void 是程式語言中最常見的關鍵字之一,從字面上理解,它是“空的、空集、空白”的意思,最常用於表示函式的一種返回值型別。

維基百科上有一個定義:

The void type, in several programming languages derived from C and Algol68, is the type for the result of a function that returns normally, but does not provide a result value to its caller.
在 C、Algol68 及它們所派生的幾種程式語言中,void 型別是函式正常返回的一種型別,但是不會給呼叫者返回一個值。

簡單來說,void 是一種型別(type),但是沒有具體的值(value)。

這到底是什麼意思呢?

以 Python 的幾種常見型別為例,我們可以從對比中看出規律:int 是一種表示整數的型別,它有無限個可能的整數值;bool 是一種布林型別,它有兩個可能的值(True 和 False);NoneType 是一種表示 None 的型別,它只有一個值(None)。

至於 void,它是一種更為抽象的特殊型別,但是不包含任何值。

介紹完概念上的含義,我們就可以進入正題了。標題中的問題可以進一步分解成兩個:

  • 其它語言為什麼要使用 void 關鍵字?
  • Python 為什麼不設計出 void 關鍵字?

對於第一個問題,我們以 C/C++ 為例,先看看 void 的兩種使用場景

當 void 用在函式的引數位置時,它表示該函式不需要傳參

最初 C 語言的f() 表示引數數量不確定,為了另外表達“不需要引數”的語義,所以引入f(void) 作為限定。後來的語言(包括 Python)基本不在引數中使用 void,而是直接用f() 表示不需傳參。C++ 為了相容 C,所以才同時支援這兩種語法。

當 void 用在函式前作修飾時,它表示該函式沒有返回值。

在 C 語言中,若不宣告返回型別,則f() 函式在編譯後會返回整型的值。為了避免混亂,當不需要返回值時,就使用void f() 來作限定。

同時,更主要的是,它還起到了佔位符的作用,表明一個函式的型別是已知的,這對程式碼可讀性和編譯都有所幫助。

void 作為函式的空返回值型別,這種用法在 C++/Java 中也被繼承了。另外,在 Javascript 中也有 void 的身影,只不過它成了一種操作符,起到了完全不同的作用,此處不表。

但是,Python 從頭到尾都沒有 void 關鍵字。

為什麼會這樣?難道是因為在 Python 中不存在其它語言所面對的問題麼?還是說,Python 中有自己的一套解決方案?

仍以跟函式相關的兩種用法為例作分析吧。

在表示函式不需傳參時,f(void)這種寫法根本就是多餘的,所以 Python 使用了最簡單明瞭的無參式寫法f()。

至於返回值型別的用法,在我們定義出一個函式時,例如最簡單的def func():pass ,為了讓它的呼叫結果func() 是一個合法的物件,那它必須具有一個有效的型別(type)。

這應該是以型別為基的程式語言都會遇到的共性問題,Python 也不例外。

這個時候,如果函式本身沒有顯式地 return 出一個物件的話,就有兩種可能的解決辦法:

  • 方法一,即宣告該函式為 void 型別,像 C 和其它語言所做的那樣,只要能通過型別檢查即可
  • 方法二,則是 Python 所用的方法,即令直譯器隱式地返回一個 None 物件,也就是令函式預設得到一個 NoneType 型別,再用於型別檢查(PS:Javascript 也類似,只不過它預設返回的是 undefined,它不是一個物件,而是一種表示“未定義”的型別,類似於 void)

簡單而言,Python 的設計思路是直接複用已有的 NoneType 型別,並讓直譯器來填補缺失掉的函式型別。

這樣做的好處至少有兩點:一是沒有引入新的 void 型別和關鍵字;二是不需要程式設計師在函式前宣告返回型別,這就跟有顯式返回值的寫法保持了一致。

試想一下,如果 Python 不讓函式預設有返回值的話,就可能要寫成 void def func():... 這樣的形式,那它就變成了函式定義時的一種特例。與另一種特例函式相比,即非同步函式asyc def func():... ,就可能引起混亂。

總體而言,Python 似乎認為 void 空型別不是那麼有存在的必要,似乎 NoneType 型別就足夠了,而當缺少返回值時,讓直譯器統一注入是極為方便的,因此才出現了我們看到的現狀。

至此,文章標題的問題算是圓滿回答了。

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