Python 3.11中的最佳新功能和功能修復

推薦學習：

Python程式語言每年都會發布新版本，上半年釋出了一個功能鎖定的beta版本，年底將釋出最終版本。Python 3.11的功能集剛剛定稿，有一個測試版可供測試。開發人員被鼓勵在非生產程式碼上試用此最新版本，以驗證它是否與您的程式不相沖突，並瞭解您的程式碼是否會從其效能增強中受益。

下面是Python 3.11中最重要的新特性的概述，以及它們對Python開發人員的意義。

速度提升：

Python 3.11中有許多單獨的效能改進，但最大的一個增加是專門的自適應直譯器。由於物件的型別很少更改，直譯器現在嘗試分析執行的程式碼，並用特定型別的位元組碼替換常規位元組碼。例如，二進位制操作（加法、減法等）可以替換為整數、浮點和字串的專用版本。

在Python 3.11中，Python函數呼叫也需要較少的開銷。函數呼叫的堆疊幀現在使用的記憶體更少，設計效率更高。此外，雖然遞迴呼叫沒有進行尾部優化（無論如何，這在Python中可能是不可能的），但它們比以前的版本更高效。Python直譯器本身的啟動速度也更快，Python執行時所需的核心模組的儲存和載入效率也更高。

根據官方的Python基準測試套件，Python 3.11的執行速度大約是3.10版的1.25倍。請注意，這個加速是一個總體衡量標準：有些東西要快得多，但其他許多東西只是略快或大致相同。儘管如此，這些改進最好的部分是免費的。您無需對Python程式進行任何程式碼更改即可利用3.11的加速。

增強的錯誤資訊提示：

3.11中另一個非常有用的特性是更詳細的錯誤訊息。由於直譯器中使用了新的解析器，Python 3.10已經有了更好的錯誤報告。現在，Python 3.11對此進行了擴充套件，提供了關於給定表示式的哪個特定部分導致錯誤的詳細反饋。

思考以下引發錯誤的程式碼：

x = [1,2,3]
z = x[1][0]

在Python 3.10中，我們會收到以下錯誤訊息，這不是很有幫助：

  File "C:\Python311\code.py", line 2, in <module>
    z = x[1][0]
TypeError: 'int' object is not subscriptable

與其讓我們弄清楚哪個int是不可編譯的程式碼，Python 3.11中的錯誤跟蹤指向生成錯誤的行的確切部分：

  File "C:\Python311\code.py", line 2, in <module>
    z = x[1][0]
        ~~~~^^^
TypeError: 'int' object is not subscriptable

現在，問題的出處就十分明確了。

異常改進：

Python的錯誤處理機制在Python 3.11中獲得了許多新特性：

1、使用新的except*語法和新的ExceptionGroup異常型別可以處理多異常問題。這允許優雅地處理可能同時引發多個錯誤的問題，例如在處理非同步或並行方法時，或者在重試操作時處理多個故障時。

2、「零成本」異常：除非實際丟擲異常，否則現在對程式沒有記憶體消耗。這意味著try/except塊的預設路徑更快，並且使用更少的記憶體。

3、捕獲異常所需的時間減少了約10%。

4、異常可以通過上下文註釋來完善，使得異常與程式碼塊分離。

型別提升：

Python的型別提示特性使更大的程式碼庫更易於管理和分析，並且自Python 3.5以來，隨著每次修訂型別提示的效能都有顯著增加。Python 3.11引入了幾個新的型別提示。

自身型別：

類方法返回自身型別之前需要遲鈍且詳細的宣告才會生效。型別.Self的模式讓你宣告類方法的返回值更為簡便。您可以從這些方法的分析工具中獲得有用且可預測的結果。

任意字串文字型別：

以前，型別註釋無法定義給定變數必須是字串文字，即原始碼中定義的字串。新型別。LiteralString註釋修復了這一問題。使用新註釋，linters可以測試變數是源中定義的字串還是僅由源定義的字串組成的新字串。

資料類轉換：

自Python 3.7以來，資料類使得定義類變得更加容易，這些類遵循基於初始化引數建立屬性的常見模式。但沒有標準機制允許行為類似於資料類（但不是資料類本身）的東西使用型別註釋來宣告其行為。資料類轉換新增了 型別.dataclass_transform修飾符去提示編譯器一個給定的函數、類或元類的行為像一個資料類。

可變泛型：

最初的泛型建議包括TypeVar，這是一種使用單個引數化型別指定泛型函數的方法，例如，型別T可以是int或float。Python 3.11新增了TypeVarTuple，或「可變泛型」，您可以使用它來指定預留位置，不僅僅是一種型別，而是一系列型別，表示為元組。這在像NumPy這樣的庫中尤其有用，在這些庫中，您可以提前檢查錯誤，例如提供的陣列的形狀是否正確。

stdlib中支援TOML唯讀：

Python使用TOML或Tom顯式的簡約語言作為設定格式（如pyproject.TOML），但沒有將讀取TOML格式檔案的能力公開為標準庫模組。Python 3.11新增了tomllib來解決這個問題。注意，tomllib不建立或寫入TOML檔案；為此，您需要像Tomli-W或TOML Kit這樣的第三方模組。

正規表示式的原子分組和加速：

Python的re模組用於處理正規表示式，它缺少正規表示式的其他實現中的一些特性。一種是原子分組，在其他語言中得到廣泛支援。Python 3.11現在使用原子分組的通用語法支援此模式（例如，（？>…）。

re模組的模式匹配引擎也被重寫了一些，執行速度快了大約10%。

從標準庫中刪除「壞死的電池」:

PEP 594啟動了一項從Python標準庫中移除許多所謂的壞死的電池或過時或未維護的模組的工作。從Python 3.11開始，這些庫被標記為已棄用，但尚未刪除；它們將在Python 3.13中完全刪除。

Python 3.11其它新增功能、修復和更改：

Python 3.11中還有許多更小的改進：

1、Python物件需要更少的記憶體，因為它們的名稱空間現在是延遲建立的，它們的名稱空間字典現在儘可能共用鍵。

2、所有鍵都是Unicode的字典不再需要儲存雜湊，因此減少了字典的大小並允許更高的快取效率。

3、Python執行時使用的是Python的直譯器，現在可以實驗性地支援編譯到WebAssembly。這可能有助於PyScript等專案的未來開發，PyScript允許WASM編譯的Python執行時在瀏覽器中執行。

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