在 Python 中，为什么 pow 这样的函数可以直接调用，而 floor 这样的函数得先导入模块？

程序员文章站 2022-05-06 20:51:09

...

python新手，望大神们多指教

回复内容：

本来写在 @bhuztez 大大的回答的评论里的。算了还是发到顶层好了。

诶这里 @蓝色大大的回答真的误解一些了， @bhuztez 大大的回答才是完全正解。

这个问题，要看最精辟的答案的请看 @flow memory 大大的，要深入到Python的内部机制的请看 @bhuztez 大大的，要看点具体代码的请看 @蓝色大大修正过的答案。

Python的__builtin___模块完全是个运行时的东西， @蓝色大大引用的代码其实是在VM初始化的时候把初始的__builtin___模块中的名字与函数指针的对应关系注册好；然而Python的（源码到字节码）编译器是不关心这个的。
Python的pow()跟像GCC的__builtin_powi()不可以相提并论；前者的行为可以在运行时改变，而编译器完全不把它当作特殊的东西看待；后者则是编译器直接支持的intrinsic function。

刚初始化好的时候，__builtin__模块里的"pow"映射到的是builtin_pow()函数，后者进一步调用PyNumber_Power()函数来实现功能；cpython/bltinmodule.c at 2.7 · python/cpython · GitHub
Python的源码编译器会把 ** 运算符编译为BINARY_POWER字节码指令，而Python的字节码解释器为BINARY_POWER的实现则是直接调用PyNumber_Power()函数（不通过符号解析__builtin__模块里的"pow"的当前绑定）。cpython/ceval.c at 2.7 · python/cpython · GitHub

由于在Python代码里调用pow()实际上要先经过一次符号解析（LOAD_NAME）找到目标然后再调用过去，而模块的绑定又是可变的，所以可以做到下面这种事情：

$ python
Python 2.7.5 (default, Mar  9 2014, 22:15:05) 
[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 5.0 (clang-500.0.68)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> 2 ** 5
32
>>> pow(2, 5)
32
>>> __builtins__
module '__builtin__' (built-in)>
>>> dir(__builtins__)
['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 'BufferError', 'BytesWarning', 'DeprecationWarning', 'EOFError', 'Ellipsis', 'EnvironmentError', 'Exception', 'False', 'FloatingPointError', 'FutureWarning', 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError', 'ImportWarning', 'IndentationError', 'IndexError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError', 'MemoryError', 'NameError', 'None', 'NotImplemented', 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError', 'PendingDeprecationWarning', 'ReferenceError', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning', 'StandardError', 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError', 'SystemExit', 'TabError', 'True', 'TypeError', 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 'UnicodeEncodeError', 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 'UnicodeWarning', 'UserWarning', 'ValueError', 'Warning', 'ZeroDivisionError', '_', '__debug__', '__doc__', '__import__', '__name__', '__package__', 'abs', 'all', 'any', 'apply', 'basestring', 'bin', 'bool', 'buffer', 'bytearray', 'bytes', 'callable', 'chr', 'classmethod', 'cmp', 'coerce', 'compile', 'complex', 'copyright', 'credits', 'delattr', 'dict', 'dir', 'divmod', 'enumerate', 'eval', 'execfile', 'exit', 'file', 'filter', 'float', 'format', 'frozenset', 'getattr', 'globals', 'hasattr', 'hash', 'help', 'hex', 'id', 'input', 'int', 'intern', 'isinstance', 'issubclass', 'iter', 'len', 'license', 'list', 'locals', 'long', 'map', 'max', 'memoryview', 'min', 'next', 'object', 'oct', 'open', 'ord', 'pow', 'print', 'property', 'quit', 'range', 'raw_input', 'reduce', 'reload', 'repr', 'reversed', 'round', 'set', 'setattr', 'slice', 'sorted', 'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 'type', 'unichr', 'unicode', 'vars', 'xrange', 'zip']
>>> pow
built-in function pow>
>>> mypow = pow
>>> mypow
built-in function pow>
>>> __builtins__.pow = lambda x, y: mypow(x, y) - 1
>>> pow(2, 5)
31
>>> 2 ** 5
32

看到蓝色来冒充Python专家了，特来批判一番。这里首先是黑魔法，不然有些问题就解释不清楚啦。

>>> __builtins__

>>> pow(2,2)
4
>>> __builtins__ = None
>>> pow(2,2)
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
NameError: name 'pow' is not defined
>>> __builtins__ = {'pow':1}
>>> pow
1
>>>

很多人扯一大堆道理，然而对于本问题并没什么卵用。

真正原因在于，这是Python设计者的喜好罢了，因为设计者完全可以把floor也做成可以直接调用的嘛。 pow()是built-in function,所以不需要导入.
floor()是math module的function，需要import math（from math import floor）后才能用.
不过要注意的是math module中也有个pow()，和built-in的pow()有些不同.
可以看看官方文档：
2. Built-in Functions
以及
9.2. math — Mathematical functions -------------------------------Update------------------
可以看 @RednaxelaFX 的解释，我的理解有所偏差，还是放在前面吧，让更多人看到

上面说的很清楚，pow是Builtin函数，而Builtin函数是编译器直接支持的，可以参考这个链接了解Built in函数与普通函数的不同：Intrinsic function

下面我将顺便展开说说Python中是如何实现Builtin Pow的。首先在Python中，Built in函数定义在了Bltinmodules.c这个文件中，具体的代码在：