day_01: 我不會寫 Python

這句簡單的話，我直到三十多歲，才說了出來。

我一直以為，學寫程式很簡單，找個問題，然後分解，然後找尋每個子問題當中，對應的語言特性與 API 來呼叫就好。

直到去年，某個靈光乍現的一刻，我突然意識到，其實我根本不會 Python。即使用它來寫過一些工具，即使用 Jupyter 玩過一些 machine learning 練習，況且我還有良葛格的 Python 技術手冊。但是這個語言的本質，其實我並不了解。

於是，人一旦承認自己的無知，便能開始從 0 到 1 的路。

那要如何掌握一個語言呢？

Language Spec

有些語言的規格書很厚，不容易印出來，像 Java 或 Haskell；有些語言的規格書比較薄，我通常會印出來讀，像 Scheme。但 Python，有語言規格書嗎？

有的，Python Language Reference (以下簡稱 「PyLR」)。請把它轉成電子書放在 Kindle 的第一本，或把它的連結放在 Facebook 的置頂，最後請把它印出來，放在馬桶旁、枕頭旁、還有通勤坐車上班吃飯，垂手可得之處。

為何要讀語言規格書，找一本天瓏排行榜上的書或去 StackoverFlow 不就好了嗎？

這很簡單，當你想了解貝多芬時，你會反而跑去聽布拉姆斯，舒伯特，或者是華格納嗎？不，你會聽貝多芬。又或者你會去看坊間一些音樂科普書，介紹貝多芬生平，介紹他指揮完第九號時的歡聲如雷嗎？你或許會，我也會，但最好的辦法仍然是：去聽貝多芬，聽不同時期、不同指揮下的貝多芬，若一次沒辦法聽太多首，就聽一首。如果有受過樂理的訓練，那麼能讀讀譜會更好。

當我想認識一個語言時，或許會讀 Learn You A XXX for Great Good，也會找找 StackoverFlow 或 GitHub 上的 Awesome XXX。但若要能真的掌握它，一定得回到規格書的正統脈絡下，使用規格書作者所使用的語彙來認識這個語言。

對我而言，有了語言規格書後，從哪裡開始呢？

Python 的 typing

拿到一個語言，我通常會先了解它資料的表示方式。這方式正式點的名稱，就是型別系統。透過型別，我們可以區分語言中的每一件事物是什麼與不是什麼。

而 Python 有哪些型別呢？其實 Python 的型別系統很豐富，從 PyLR 的分類看得出來，至少分為 13 大類：

1. None
2. NotImplemented
3. Elipsis
4. numbers
5. Sequences
6. Sets
7. Mappings
8. Callable types
9. Modules
10. Custom classes
11. Class instances
12. I/O Objects
13. Internal types

至於為何會分成這麼多，我的理解是，Python 是一種腳本語言，因此它的設計本來就是出於彈性、靈活、方便，甚至是直觀。因此，許多在物件導向語言裡，透過類別、物件與註解 (annotation) 來達成的概念，在 Python 裡面直接化成語言的一部份，進入了型別系統。

Python 的 operator overwrite

在 Python 裡面，如同 PyLR 第三章開宗明義所說，每一個事物都被當成物件 (object) 來看待。因此，每個事物像是物件一般，有屬於自己的方法，而這其中有著一些共同、且特殊的方法。在這其中有一群很特別，它們提供物件可以在語法上轉為邏輯判斷或數值運算的作用：

以及

了解這些 operator overwrite 的特殊函式，並理解 Python 型別的概念後，大概就不難理解在 Pandas 裡，如何用這種寫法，過濾出年紀大於 20 歲的人：

adult = people_df[people_df.age > 20]

# 或

adult = people_df[people_df['age'] > 20]

結語

雖然 Python 有這麼多型別跟特殊用法，但我仍想問一個問題，這些型別與特殊函式提供了豐富且彈性的語言特性，但能不能更加嚴謹些呢？

例如在 Python 裡，這樣寫是可以的：

def test():
  a = 1
  print('a: ', a)  # a: 1

  a = 'a'
  print('a: ', a)  # a: a

在具有型別推導的語言裡，當你把一個值 (value) 與一個名稱 (identity) 綁定 (binding) 在一起後，這個值的型別 (type) 就會成為這個名稱的型別。而在許多具有這類特性的語言裡頭，當一個名稱被綁定了值與型別後，它便無法再改變，例如 Kotlin:

var a = 1
println("a: " + a)  // a: 1

a = "a"
println("a: " + a)  
// error: type mismatch: inferred type is String but Int was expected

很遺憾的是，我無法找到可以限制這種寫法的方式，甚至連 Rust 對型別系統這麼嚴謹的語言 (繼承 OCaml 而來的靜態強型別)，都允許開發者重覆定義同樣的 identity：

let a = 1;

// ...

let a = 'a';  // 這是可以的

// ...

我只希望在我寫 Python 的歲月裡，可以避開這些奇葩的語言特性，寫出嚴謹易讀的程式。