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优先级和结合性是 Python 表达式中比较重要的两个概念,它们决定了先执行表达式中的哪一部分。

Python 运算符优先级

所谓优先级,就是当多个运算符同时出现在一个表达式中时,先执行哪个运算符。

例如对于表达式a + b * c,Python 会先计算乘法再计算加法;b * c的结果为 8,a + 8的结果为 24,所以 d 最终的值也是 24。先计算*再计算+,说明*的优先级高于+

Python 支持几十种运算符,被划分成将近二十个优先级,有的运算符优先级不同,有的运算符优先级相同,请看下表。

表 1 Python 运算符优先级和结合性一览表
运算符说明Python运算符优先级结合性优先级顺序
小括号( )19
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索引运算符x[i] 或 x[i1: i2 [:i3]]18
属性访问x.attribute17
乘方**16
按位取反~15
符号运算符+(正号)、-(负号)14
乘除*、/、//、%13
加减+、-12
位移>>、<<11
按位与&10
按位异或^9
按位或|8
比较运算符==、!=、>、>=、<、<= 7
is 运算符is、is not6
in 运算符in、not in5
逻辑非not4
逻辑与and3
逻辑或or2
逗号运算符exp1, exp21

结果表1中的运算符优先级,我们尝试分析下面表达式的结果:

4+4<<2

+的优先级是 12,<<的优先级是 11,+的优先级高于<<,所以先执行 4+4,得到结果 8,再执行 8<<2,得到结果 32,这也是整个表达式的最终结果。

像这种不好确定优先级的表达式,我们可以给子表达式加上( ),也就是写成下面的样子:

(4+4) << 2

这样看起来就一目了然了,不容易引起误解。

当然,我们也可以使用( )改变程序的执行顺序,比如:

4+(4<<2)

则先执行 4<<2,得到结果 16,再执行 4+16,得到结果20。

虽然 Python 运算符存在优先级的关系,但我不推荐过度依赖运算符的优先级,这会导致程序的可读性降低。因此,我建议读者:

1、不要把一个表达式写得过于复杂,如果一个表达式过于复杂,可以尝试把它拆分来书写。

2、不要过多地依赖运算符的优先级来控制表达式的执行顺序,这样可读性太差,应尽量使用( )来控制表达式的执行顺序。

Python 运算符结合性

所谓结合性,就是当一个表达式中出现多个优先级相同的运算符时,先执行哪个运算符:先执行左边的叫左结合性,先执行右边的叫右结合性。

例如对于表达式对于100 / 25 * 16/*的优先级相同,应该先执行哪一个呢?这个时候就不能只依赖运算符优先级决定了,还要参考运算符的结合性。/*都具有左结合性,因此先执行左边的除法,再执行右边的乘法,最终结果是 64。

Python 中大部分运算符都具有左结合性,也就是从左到右执行;只有 ** 乘方运算符、单目运算符(例如 not 逻辑非运算符)、赋值运算符和三目运算符例外,它们具有右结合性,也就是从右向左执行。表 1 中列出了所有 Python 运算符的结合性。

总结

当一个表达式中出现多个运算符时,Python 会先比较各个运算符的优先级,按照优先级从高到低的顺序依次执行;当遇到优先级相同的运算符时,再根据结合性决定先执行哪个运算符:如果是左结合性就先执行左边的运算符,如果是右结合性就先执行右边的运算符。