注意观察第二个表达式的结果——2222222202 的后面有个“L”。我们对此解释如下:第 一个表达式的计算没有问题,因为 1234567890 处于 int 类型范围之内;而第二个表达式 的计算结果 2222222202 已经超出了 int 的范围,Python 对此问题的处理办法是将该结果 转化成另一种整数类型,即长整数①。
长整数类型 long 的值在计算机内的表示不是固定长度的,只要内存许可,长整数可以 扩展到任意长度。因此,使用长整数类型几乎能表示无限的整数。长整数类型的字面值必须 加后缀“L”或“l”,这是 long 类型的标志,Python 看到这个标志就会按长整数的存储方 式来存储。因此,5 和 5L 虽然都表示整数 5,但它们在计算机内部具有完全不同的表示, 分属于不同的类型。为了证实这一点,我们用 Python 中检查表达式类型的函数 type()来 检查 5 和 5L 的类型,结果如下:
<type 'int'>
long 类型和 int 类型除了内部表示不同,运算规律是一样的。例如 long 类型同样支 持表 2.1 中的所有运算。下面是两个例子:
要注意的是,与 int 类型相比,long 类型的运算效率较差。这是因为 int 类型的运 算是 CPU 硬件直接支持的,而 long 类型的运算是用程序实现的。所以,除非有必要,程 序中应当尽量使用 int 类型表示整数信息。
顺便说一下,如果用 print 语句来显示表达式的计算结果,print 会对计算结果进行 一些修饰处理,以使输出更好看。对于长整数,print 会去掉后缀 L,例如:
>>> print 2L + 3L
自动类型转换:int 与 long
一般说来,只有同类型的数据才能相互运算。例如,int 数据和 int 数据相互运算, 结果还是 int 类型的数据;long 数据和 long 数据相互运算,结果还是 long 类型的数据。
① 较老版本的 Python 遇到这种情况会报错。
然而,由于 int 和 long 都是整数(只是内部表示不同),所以这两个类型的数据之间相互 运算完全是合理的。问题是,int 数据与 long 数据相互运算的结果是什么类型呢?
为了执行混合类型的两个数据的运算,Python 需要先将它们转换成同一类型。那么是 将 int 转换成 long,还是将 long 转换成 int?一般而言,数据类型转换应当确保不丢失 信息。将 long 数据转化成 int 数据是不安全的,因为 int 的可表示整数范围较小,大整 数无法转换成 int;相反,任何 int 都可以转换成 long。因此,对 int 和 long 混合的 表达式,Python 自动将 int 数据转换成 long 数据之后再运算,运算结果当然就是 long 类型的。例如:
30L
也会自动将结果转换成 long 类型的数据。前面我们已经看过这样的例子。
计算是次序的艺术
最后来看一个有趣的例子。如前所述,int 类型所能表示的最大整数是 231 - 1,我们来 计算这个表达式的值:
奇怪的是,2147483647 明明是在 int 范围之内的整数,怎么会加上了长整数类型的 后缀 L 呢?对此问题,看看 231 – 1 的计算过程就明白了:Python 在计算这个表达式的时候 是先计算 231,然后再减去 1。而在得出中间结果 231 = 2147483648 时已经超出 int 范围了, 计算机只能将此中间结果用 long 类型的整数来表示,接下来的减 1 也就变成了 long 类型 的减法。
那么,有没有办法计算 231 – 1 但是计算结果不带后缀 L 呢?有一个巧妙的迂回策略可 以达到目的,计算过程如下:
这个小例子虽然很简单,但它说明了计算不同于数学的一个特点:计算是紧密依赖于操 作步骤、操作次序的艺术。当一条计算途径行不通,也许改变一下次序就可以解决。而在数 学中,谁也不会认为 231 - 1 和 230 – 1 + 230 之间有什么不同。这验证了我们在第 1 章说过的 计算思维的根本原则:计算必须充分利用计算机的能力,避开计算机的限制。建议读者好好 体会这种思想。