# 版本

Python 是什么？
- 1989 年圣诞节期间，荷兰人 Guido van Rossum 在参与研发了 ABC 语言之后，开始研发一种更好的脚本语言，取名为 Python 。
  - 取名为 Python 是为了致敬英国的喜剧团体 Monty Python 。
  - 与传统编程语言相比，Python 的优点为：简单易懂、通用性强
- 他成立了 Python 软件基金会，召集开源社区的志愿者，共同研发 Python ，主要工作为修复漏洞、增加新语法。
  - 官方网站为 https://www.python.org/ (opens new window)
  - 大概每年发布 Python 的一个新版本，每次增加两三种新语法。
Python 解释器是什么？
- 按照 Python 语法编写的代码，必须交给一种称为 Python interpreter 的软件才能运行，中文名为 Python 解释器。
- 官方每隔几个月会制定新版本的 Python 标准，包含新的语法、功能，并发布相应的 Python 解释器。
  - 因此，如果用户编写的 Python 代码，使用了最新的语法特性，则使用最新版本的 Python 解释器才能运行。
  - 例如，如果用户电脑安装了 version = 3.6 的 Python 解释器，则通常可以运行 version ≤ 3.6 的 Python 代码，通常不能运行 version ＞ 3.6 的 Python 代码。
  - 一个电脑上，可以同时安装多个不同版本的 Python 解释器，从而能运行不同版本的 Python 代码。

# Python2

Python2.0 ：于 2000 年发布 https://www.python.org/downloads/release/2.0/ (opens new window)
Python2.1 ~ Python2.6 略
Python2.7 ：于 2010 年发布 https://www.python.org/downloads/release/python-270/ (opens new window) ，这是 Python2 的最后一个子版本。

# Python3

从 Python 2.x 到 Python 3.x 是一个大版本升级，有很多不向下兼容的差异。
- 因此， Python2.x 的解释器，通常不能运行 Python3.x 语法的代码。反之亦然，Python3.x 的解释器，通常不能运行 Python2.x 语法的代码。
- 2020 年，Python 官方宣布停止维护 Python2.x ，不再修复漏洞。换句话说，这些旧版本的代码，都超过了保质期。

差异点	Python2	Python3
输出方式	用 print 关键字，例如 `print "Hello"`	用 print() 函数，例如 `print("Hello")`
输入方式	用 raw_input() 函数	用 input() 函数
字符串的编码格式	默认采用 ASCII	默认采用 Unicode
源文件的编码格式	默认采用 ASCII ，因此使用中文时要在源文件开头加上一行 `# -- coding: utf-8 --`	默认采用 uft-8
格式化字符串的方式	用 % 符号，例如 `"Hello %s" % ("World")`	用 str.format() 方法，例如 `"Hello {}".format('World')`
...	...	...

Python3.0 ：于 2008 年发布 https://www.python.org/download/releases/3.0/ (opens new window)
Python3.1 ~ Python3.3 略

# Python3.4

于 2014 年发布：https://www.python.org/downloads/release/python-340/ (opens new window)
采用 pip 作为 Python 包的默认安装方式。

增加标准库 pathlib ，用于按面向对象的方式操作文件路径。如下：

>>> from pathlib import Path
>>> p = Path('/root/test/1.py')
>>> p.name
'1.py'
>>> p.suffix
'.py'
>>> p.exists()
False

增加标准库 enum ，用于定义枚举类。如下：

>>> from enum import Enum
>>> class Test(Enum):
...     a = 1
...     b = 2
...     c = 3
...
>>> Test.a
<Test.a: 1>
>>> Test['a']     # 可按名字索引
<Test.a: 1>
>>> list(Test)    # 可迭代
[<Test.a: 1>, <Test.b: 2>, <Test.c: 3>]

增加标准库 asyncio ，用于实现异步 IO 。它取代了旧的 asyncore 库。
增加标准库 statistics ，提供了求平均值、中位数、方差等运算的函数。
增加标准库 tracemalloc ，用于跟踪内存分配的情况，方便调试。

# Python3.5

于 2015 年发布：https://www.python.org/downloads/release/python-350/ (opens new window)

扩展了迭代拆包运算符 * 、字典拆包运算符 ** 的语法。

可以在元组、列表、集合、字典表达式中使用：

>>> *range(4)
SyntaxError: can't use starred expression here
>>> *range(4), 4
(0, 1, 2, 3, 4)
>>> [*range(4), 4]
[0, 1, 2, 3, 4]
>>> {'a': 1, **{'b': 2}}
{'a': 1, 'b': 2}

可以同时多次使用：

>>> print(*[1], *[2], *{'c': 3})
1 2 c
>>> dict(**{'a': 1}, **{'b': 2})
{'a': 1, 'b': 2}

增加语法：使用 Python2 风格的百分号 % 来格式化字符串。
```
>>> '%a' % 3.14
'3.14'
>>> b'%a' % 3.14
b'3.14'
```

增加关键字 async、await ，用于定义协程：

async def read_db(db):
    data = await db.fetch('SELECT ...')

增加语法：类型注释（type annotations）。

对于函数，可以用冒号 : 添加形参的注释，用 -> 添加返回值的注释。这些注释会存储在函数的 __annotations__ 属性中：

>>> def fun1(a, b: "字符串或 None", c: int = 0) -> int:
...     pass
...
>>> fun1.__annotations__
{'b': '字符串或 None', 'c': <class 'int'>, 'return': <class 'int'>}

对于变量，可以用冒号 : 添加注释：

>>> x : int             # 该语句可以执行，但并不会创建变量 x
>>> x
NameError: name 'x' is not defined
>>> x : int = 1         # 添加类型注释并赋值
>>> x
1

类型注释可以是任意可执行的表达式。例如：

>>> x : int             # 该注释为一个类型，不会强制类型检查，但可以供 IDE 等工具进行静态类型检查
>>> x : 'Hello'         # 该注释为一个 str 值
>>> x : print('Hello')  # 该注释为一个语句
Hello

增加标准库 typing ，定义了一些类型，常用于类型注释。
增加标准库 zipapp ，用于将 Python 脚本打包成可执行的归档文件，扩展名为 .pyz 。

# Python3.6

于 2016 年发布：https://www.python.org/downloads/release/python-360/ (opens new window)
dict 中的元素以前是按 key 顺序存储：
```
>>> {2:'', 1:''}
{1: '', 2: ''}
```
现在会按插入顺序存储：
```
>>> {2:'', 1:''}
{2: '', 1: ''}
```

增加语法：在数字中插入下划线作为分隔符，提高可读性。

>>> 1_000_111_000
1000111000
>>> '{:_}'.format(1000000)    # 格式化字符串时也可输出下划线
'1_000_000'

增加语法：给字符串加上前缀 f 时，会将花括号 { } 中的内容当成 Python 代码执行。

这种语法称为 f-string ，常用于格式化字符串，比使用 str.format() 更方便。

可以执行花括号中的代码，嵌入一个值到字符串中：

>>> a = 1
>>> f'a={a}'
'a=1'
>>> f'a + 1 = {int(a) + 1}'
'a + 1 = 2'
>>> f'{{ a }}'    # 如果原字符串包含花括号，则需要转义为两个花括号
'{ a }'

可以填充字符串到指定长度，实现 str.ljust()、str.rjust()、str.center() 的功能。

>>> f'{a :5}'     # 用空格填充字符串，至少输出 5 个字符的长度（如果原字符串超过该长度，则不会填充）
'    1'
>>> f'{a :05}'    # 用数字 0 填充
'00001'
>>> f'{a :零>5}'  # 用任意单个字符填充
'零零零零1'
>>> f'{a :>5}'    # 右对齐（默认采用该对齐方式）
'1    '
>>> f'{a :<5}'    # 左对齐
'1    '
>>> f'{a :^5}'    # 中心对齐
'  1  '

完整语法示例：

>>> content = 1
>>> fill = ' '
>>> align = '>'
>>> width = 5
>>> f'{content :{fill}{align}{width}}'
'    1'

可以截断字符串到指定长度：

>>> f'{"helloworld" :.5}'     # 截断字符串，最多输出 5 个字符的长度
'hello'
>>> f'{"helloworld" :10.5}'   # 先截断，再填充
'hello     '

可以转换数字的输出格式：

>>> f'{10 :+d}'     # 输出为 int 类型，并给非负数添加 + 前缀（否则默认只给负数添加 - 前缀）
'+10'
>>> f'{10000 :,d}'  # 输出为 int 类型，并用 , 或 _ 作为千位分隔符
'10,000'
>>> f'{10 :f}'      # 输出为 float 类型
'10.000000'
>>> f'{10 :e}'      # 输出为科学计数法
'1.000000e+01'

可以转换数字的进制：

>>> f'{10 :b}'      # 输出为二进制
'1010'
>>> f'{10 :o}'      # 输出为八进制
'12'
>>> f'{10 :x}'      # 输出为小写的十六进制
'a'
>>> f'{10 :X}'      # 输出为大写的十六进制
'A'
>>> f'{10 :#X}'     # 加上 # ，则会添加这种进制类型对应的前缀
'0XA'

支持给类定义 __init_subclass__() 方法，用于初始化子类。如下：

>>> class Person:
...     subclasses = []
...     def __init_subclass__(cls, *args, **kwargs):
...         super().__init_subclass__(*args, **kwargs)
...         print('A new subclass is created:', cls)
...         cls.subclasses.append(cls)
...
>>> class Man(Person):    # 创建子类时，会自动执行父类的 __init_subclass__() 方法
...     pass
...
A new subclass is created: <class '__main__.Man'>
>>> Person.subclasses
[<class '__main__.Man'>]

增加标准库 secrets ，用于生成安全的随机数。
- 原有的 random 模块生成的随机数可能被预测，安全性低，因此不适合用作密码。

# Python3.7

于 2018 年发布：https://www.python.org/downloads/release/python-370/ (opens new window)

# Python3.8

于 2019 年发布：https://www.python.org/downloads/release/python-380/ (opens new window)

增加语法：在 f-string 中可用 {var} 或 {var=} 的格式插入变量的值，方便调试。

>>> f'{a}'
NameError: name 'a' is not defined    # 读取不存在的变量时会报错
>>> a = 1
>>> f'{a}'
'1'
>>> f'{a=}'
'a=1'
>>> f'DEBUG: {id(1)=}'			# 也可插入函数的返回值，会自动转换成 str 类型
'DEBUG: id(1)=140298296357120'

增加语法：赋值表达式，用于给表达式中的变量赋值。

if a := input():    # 相当于先执行 a = input() 再执行 if a:
    print(a)

>>> (a := 0) + 1
1
>>> a
0

增加语法：定义函数时，可以在形参列表中，插入一个正斜杆 / 、一个星号 *

原本，函数的每个形参，可以接收 positional argument 形式的实参，也可以接收 keyword argument 形式的实参。
```
>>> def fun1(a, b=None):
...     pass
...
>>> fun1(1, 2)
>>> fun1(a=1, b=2)
```

现在，可以在函数的形参列表中，插入一个正斜杆 / ，表示其左侧的所有形参，只允许接收 positional argument 形式的实参。

>>> def fun1(a, b=None, /):
...     pass
...
>>> fun1(1, 2)
>>> fun1(a=1, b=2)
TypeError: fun1() got some positional-only arguments passed as keyword arguments: 'a, b'

现在，可以在函数的形参列表中，插入一个星号 * ，表示其右侧的所有形参，只允许接收 keyword argument 形式的实参。

>>> def fun1(*, a, b=None):
...     pass
...
>>> fun1(1, 2)
TypeError: fun1() takes 0 positional arguments but 2 were given
>>> fun1(a=1, b=2)

更复杂的示例：

>>> def fun1(a, / , b , *, c, **kwargs):
...     pass
...
>>> fun1()
TypeError: fun1() missing 2 required positional arguments: 'a' and 'b'
>>> fun1(1, 2)
TypeError: fun1() missing 1 required keyword-only argument: 'c'
>>> fun1(1, 2, c=3)

支持在 finally 语句块中使用 continue 关键字。
multiprocessing 模块增加一个 SharedMemory 类，用于创建进程之间的共享内存。

# Python3.9

于 2020 年发布：https://www.python.org/downloads/release/python-390/ (opens new window)

dict 类增加合并运算符 |、更新运算符 |= 。

以前合并字典的方式主要有两种：

{**d1, **d2}
d1.update(d2)   # update() 方法会改变字典的内容

例如：

>>> d1 = {1: 'A'}
>>> d2 = {2: 'B'}
>>> {**d1,  **d2}
{1: 'A', 2: 'B'}
>>> d1.update(d2)
>>> d1
{1: 'A', 2: 'B'}

现在可以通过运算符合并字典：

>>> d1 = {1: 'A'}
>>> d2 = {2: 'B'}
>>> d1 | d2         # 相当于 {**d1, **d2}
{1: 'A', 2: 'B'}
>>> d1 |= d2        # 相当于 d1.update(d2)
>>> d1
{1: 'A', 2: 'B'}

str 类增加两个方法 removeprefix()、removesuffix() 。如下：

>>> s = 'Hello'
>>> s.rstrip('lo')          # 以前的 rstrip() 方法会删除右侧所有匹配的单个字符
'He'
>>> s.removesuffix('lo')    # 现在的 removesuffix() 方法只会删除匹配的子字符串
'Hel'

其原理为：

def removeprefix(self: str, prefix: str, /) -> str:
    if self.startswith(prefix):
        return self[len(prefix):]
    else:
        return self[:]

支持将大部分内置类型的类名用作函数实参，便于声明注释。如下：

>>> T = type[int]
>>> T
type[int]
>>> list[str] == list[str]
True
>>> tuple[int, ...]
tuple[int, ...]
>>> def fun1(x: dict[str, list[int]]):
...     pass
...

# Python3.10

于 2021 年发布：https://www.python.org/downloads/release/python-3100/ (opens new window)
增加语法：match-case 模式匹配。

增加语法：用 | 运算符连接多个类型，表示 Union 类型。

>>> int | str               # 相当于 typing.Union[int, str]
>>> isinstance(1, int|str)  # 相当于 isinstance(1, (int, str)) 或 isinstance(1, typing.Union[int, str])
True
>>> issubclass(set, int|str)
False

调用 open() 函数时，允许传入参数 encoding='locale' ，等价于 encoding=None ，表示采用当前平台的默认编码格式。

# Python3.11

于 2022 年发布：https://www.python.org/downloads/release/python-3110/ (opens new window)
CPython 解释器优化了加载模块、调用函数等操作，使得 Python3.11 比 Python3.10 的启动速度、运行速度快了 10%~60% 。

增加了标准异常类型 BaseExceptionGroup、ExceptionGroup ，用于将多个异常打包为一组。异常组只能用语法 except* 捕捉。

例：

>>> try:
...     raise ExceptionGroup('异常组1', ([    # 创建异常组时，需要传入组名，和一组异常对象。支持嵌套异常组
...         KeyError('invalid key'),
...         TypeError('invalid type'),
...         ValueError('invalid value'),
...     ]))
... except* TypeError as e:
...     print('A')
... except* (TypeError, ValueError) as e:
...     print('B')
...
A
B
  + Exception Group Traceback (most recent call last):
  |   File "<stdin>", line 2, in <module>
  | ExceptionGroup: 异常组1 (1 sub-exception)
  +-+---------------- 1 ----------------
    | KeyError: 'invalid key'
    +------------------------------------

try 一个异常组时，会从上往下检查各个 except* 。
- 每个 except* 可以指定一个或多个异常，只要任一异常包含于异常组，则执行该 except* 子句。然后从异常组删除已捕捉的异常，继续匹配之后的 except* 。
- 一个普通异常最多触发一个 except 子句，而一个异常组可能触发多个 except* 子句。
- 如果 except* 没有捕捉异常组中的全部异常，则剩下的异常会被抛出。

打印 tracebacks 异常信息时，能更准确地指出引发异常的代码位置。
- 以前，Python 解释器在执行 Python 程序时，只知道当前执行的是哪条字节码。现在，用两个 uint8_t 数据类型记录每条字节码的起始偏移量、结束偏移量，从而能根据已执行的偏移量，判断目前执行到哪条字节码的哪个位置。
- 例如编写一个 test.py 脚本：
```
1 + 2/0 + 3
```
  然后用 python 命令执行：
```
[root@CentOS ~]# python test.py
Traceback (most recent call last):
  File "/root/test.py", line 1, in <module>
    1 + 2/0 + 3
        ~^~
ZeroDivisionError: division by zero
```
  倒数第二行信息是 Python3.11 才能打印的，指出这行代码的哪个位置引发了异常。
- 缺点：
  - pyc 文件、内存中的字节码体积会增大 22% 。不过一般 Python 程序的字节码总共只有几十 MB ，影响小。
  - 用 Python 解释器交互式编程时，没有该功能。

# Python3.12

于 2023 年发布：https://www.python.org/downloads/release/python-3120/ (opens new window)
f-string 增加了几种语法。
- 花括号 { } 内可包含担任定界符的引号：
```
>>> f'array={[1, 'hello']}'
"array=[1, 'hello']"
```
- 花括号 { } 内可嵌套多层 f-string ：
```
>>> f'{ f'{1+1}'= }'
" f'{1+1}'= '2'"
```
- 花括号 { } 内的 Python 代码可跨越多行，可添加注释：
```
>>> f'{
... [1,     # one
... 2]      # two
... }'
'[1, 2]'
```
- 花括号 { } 内可以包含反斜杠 \ ，因此可以包含转义字符：
```
>>> f'{'\n'}'
'\n'
```

简化定义泛型的语法。

旧的语法：

from typing import TypeVar, Generic
T = TypeVar('T')
class Test(Generic[T]):
    def __init__(self, value: T) -> None:
        pass

新的语法：

class Test[T]:
    def __init__(self, value: T) -> T:
        ...

可用 type 关键字定义类型别名：
```
type Point = tuple[float, float]
```
在 Python 进程中创建子 Python 解释器时，允许每个 Python 解释器不再共享一个 GIL ，而是分别创建一个 GIL 。不过启用该功能需要调用 Cpython 的 API 。

# Python3.13

于 2024 年发布：https://www.python.org/downloads/release/python-3130/ (opens new window)
改进了交互式终端 shell ，更方便用户使用。
- 它基于 PyPy 解释器进行工作。
- 提示符 >>>、... 和异常报错，会显示成彩色。
- 支持多行编辑。如下，一条 Python 语句跨越多行时，可以按方向键，让光标上下移动，想修改哪行就修改哪行。
```
>>> print(
... 1
... )
```
- 多行编辑时，即使包含空行，也能根据缩进，正确识别一个语句块的结束。
```
>>> for i in range(3):
...     print(i)
...
...     print(i)
...
...
```
- 可按 F1 进入帮助模式。此时输入一个字符串，即可查询相关的帮助文档。按 q 可退出该模式。
- 可按 F2 进入历史模式，用于查看用户输入的历史命令。此时不会显示 >>>、... ，方便鼠标拖动复制。按 q 可退出该模式。
- 可按 F3 进入粘贴模式。
支持禁用 GIL 全局锁，使得多个 Python 线程可以被 CPU 同时执行，称为自由线程。
- 这是一个实验性功能，默认未开启。详见：https://py-free-threading.github.io/
- 如果想启用该功能，用户需要自己从源代码构建 CPython 解释器，添加 --disable-gil 选项。可执行 python -c "import sys; print(sys._is_gil_enabled())" 来检查 GIL 是否启用。
- 如果某个 Python 模块调用了 C/C++ 代码，则必须显示声明 GIL_NOT_USED ，否则 Python 解释器依然会启用 GIL 全局锁。
支持在 CPython 解释器中，启用 JIT 即时编译器，从而加快某些 Python 代码的执行速度。
- 这是一个实验性功能，默认未开启。
- 如果想启用该功能，用户需要自己从源代码构建 CPython 解释器，添加 --enable-experimental-jit 选项。