Question

增量赋值运算符 += 和 *= 的表现取决于它们的第一个操作对象。简单起见，我们把讨论集中在增量加法（+=）上，但是这些概念对 *= 和其他增量运算符来说都是一样的。

+= 背后的特殊方法是 __iadd__ （用于“就地加法”）。但是如果一个类没有实现这个方法的话，Python 会退一步调用 __add__ 。考虑下面这个简单的表达式：

>>> a += b

如果 a 实现了 __iadd__ 方法，就会调用这个方法。同时对可变序列（例如 list、bytearray 和 array.array）来说，a 会就地改动，就像调用了 a.extend(b) 一样。但是如果 a 没有实现 __iadd__ 的话，a += b 这个表达式的效果就变得跟 a = a + b 一样了：首先计算 a + b，得到一个新的对象，然后赋值给 a。也就是说，在这个表达式中，变量名会不会被关联到新的对象，完全取决于这个类型有没有实现 __iadd__ 这个方法。

总体来讲，可变序列一般都实现了 __iadd__ 方法，因此 += 是就地加法。而不可变序列根本就不支持这个操作，对这个方法的实现也就无从谈起。

上面所说的这些关于 += 的概念也适用于 *=，不同的是，后者相对应的是 __imul__。关于 __iadd__ 和 __imul__，第 13 章中会再次提到。

接下来有个小例子，展示的是 *= 在可变和不可变序列上的作用：

>>> l = [1, 2, 3]
>>> id(l)
4311953800  ➊
>>> l *= 2
>>> l
[1, 2, 3, 1, 2, 3]
>>> id(l)
4311953800  ➋
>>> t = (1, 2, 3)
>>> id(t)
4312681568  ➌
>>> t *= 2
>>> id(t)
4301348296  ➍

❶ 刚开始时列表的 ID。

❷ 运用增量乘法后，列表的 ID 没变，新元素追加到列表上。

❸ 元组最开始的 ID。

❹ 运用增量乘法后，新的元组被创建。

对不可变序列进行重复拼接操作的话，效率会很低，因为每次都有一个新对象，而解释器需要把原来对象中的元素先复制到新的对象里，然后再追加新的元素。4

4str 是一个例外，因为对字符串做 += 实在是太普遍了，所以 CPython 对它做了优化。为 str 初始化内存的时候，程序会为它留出额外的可扩展空间，因此进行增量操作的时候，并不会涉及复制原有字符串到新位置这类操作。

我们已经认识了 += 的一般用法，下面来看一个有意思的边界情况。这个例子可以说是突出展示了“不可变性”对于元组来说到底意味着什么。

一个关于+=的谜题

读完下面的代码，然后回答这个问题：示例 2-14 中的两个表达式到底会产生什么结果？ 5回答之前不要用控制台去运行这两个式子。

5感谢 Leonardo Rochael 在 2013 年的 Python 巴西会议上提到这个谜题。

示例 2-14　一个谜题

>>> t = (1, 2, [30, 40])
>>> t[2] += [50, 60]

到底会发生下面 4 种情况中的哪一种？

a. t 变成 (1, 2, [30, 40, 50, 60])。

b. 因为 tuple 不支持对它的元素赋值，所以会抛出 TypeError 异常。

c. 以上两个都不是。

d. a 和 b 都是对的。

我刚看到这个问题的时候，异常确定地选择了 b，但其实答案是 d，也就是说 a 和 b 都是对的！示例 2-15 是运行这段代码得到的结果，用的 Python 版本是 3.4，但是在 2.7 中结果也一样。6

6有读者提出，如果写成 t[2].extend([50, 60]) 就能避免这个异常。确实是这样，但这个例子是为了展示这种奇怪的现象而专门写的。

示例 2-15　没人料到的结果：t[2] 被改动了，但是也有异常抛出

>>> t = (1, 2, [30, 40])
>>> t[2] += [50, 60]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
>>> t
(1, 2, [30, 40, 50, 60])

Python Tutor是一个对 Python 运行原理进行可视化分析的工具。图 2-3 里是两张截图，分别代表示例 2-15 中 t 的初始和最终状态。

图 2-3：元组赋值之谜的初始和最终状态（图表由 Python Tutor 网站生成）

下面来看看示例 2-16 中 Python 为表达式 s[a] += b 生成的字节码，可能这个现象背后的原因会变得清晰起来。

示例 2-16　s[a] += b 背后的字节码

>>> dis.dis('s[a] += b')
  1       0 LOAD_NAME          0(s)
        3 LOAD_NAME          1(a)
        6 DUP_TOP_TWO
        7 BINARY_SUBSCR            ➊
        8 LOAD_NAME          2(b)
       11 INPLACE_ADD            ➋
       12 ROT_THREE
       13 STORE_SUBSCR             ➌
       14 LOAD_CONST         0(None)
       17 RETURN_VALUE

➊ 将 s[a] 的值存入 TOS（Top Of Stack，栈的顶端）。

➋ 计算 TOS += b。这一步能够完成，是因为 TOS 指向的是一个可变对象（也就是示例 2-15 里的列表）。

➌ s[a] = TOS 赋值。这一步失败，是因为 s 是不可变的元组（示例 2-15 中的元组 t）。

这其实是个非常罕见的边界情况，在 15 年的 Python 生涯中，我还没见过谁在这个地方吃过亏。

至此我得到了 3 个教训。

不要把可变对象放在元组里面。

增量赋值不是一个原子操作。我们刚才也看到了，它虽然抛出了异常，但还是完成了操作。

查看 Python 的字节码并不难，而且它对我们了解代码背后的运行机制很有帮助。

在见证了 + 和 * 的微妙之处后，我们把话题转移到序列类型的另一个重要部分上：排序。