Python2与Python3的区别详解

许多Python初学者都会问：我应该学习哪个版本的Python。对于这个问题，我的回答通常是“先选择一个最适合你的Python教程，教程中使用哪个版本的Python，你就用那个版本。等学得差不多了，再来研究不同版本之间的差别”。

但如果想要用Python开发一个新项目，那么该如何选择Python版本呢？我可以负责任的说，大部分Python库都同时支持Python 2.7.x和3.x版本的，所以不论选择哪个版本都是可以的。但为了在使用Python时避开某些版本中一些常见的陷阱，或需要移植某个Python项目时，依然有必要了解一下Python两个常见版本之间的主要区别。

本节内容

• 使用__future__模块
• print函数
• 整数除法
• Unicode
• xrange
• 触发异常
• 处理异常
• next()函数和.next()方法
• For循环变量与全局命名空间泄漏
• 比较无序类型
• 使用input()解析输入内容
• 返回可迭代对象，而不是列表

一、__future__模块

Python 3.x引入了一些与Python 2不兼容的关键字和特性，在Python 2中，可以通过内置的__future__模块导入这些新内容。如果你希望在Python 2环境下写的代码也可以在Python 3.x中运行，那么建议使用__future__模块。例如，如果希望在Python 2中拥有Python 3.x的整数除法行为，可以通过下面的语句导入相应的模块。

from __future__ import division

下表列出了__future__中其他可导入的特性：

特性 可选版本 强制版本 效果 nested_scopes 2.1.0b1 2.2 PEP 227:
Statically Nested Scopes generators 2.2.0a1 2.3 PEP 255:
Simple Generators division 2.2.0a2 3.0 PEP 238:
Changing the Division Operator absolute_import 2.5.0a1 3.0 PEP 328:
Imports: Multi-Line and Absolute/Relative with_statement 2.5.0a1 2.6 PEP 343:
The “with” Statement print_function 2.6.0a2 3.0 PEP 3105:
Make print a function unicode_literals 2.6.0a2 3.0 PEP 3112:
Bytes literals in Python 3000

（来源： https://docs.python.org/2/library/future.html)

示例：

from platform import python_version

二、print函数

虽然print语法是Python 3中一个很小的改动，且应该已经广为人知，但依然值得提一下：Python 2中的print语句被Python 3中的print()函数取代，这意味着在Python 3中必须用括号将需要输出的对象括起来。

在Python 2中使用额外的括号也是可以的。但反过来在Python 3中想以Python2的形式不带括号调用print函数时，会触发SyntaxError。

Python 2

print 'Python', python_version()
print 'Hello, World!'
print('Hello, World!')
print "text", ; print 'print more text on the same line'

Python 2.7.6
Hello, World!
Hello, World!
text print more text on the same line

Python 3

print('Python', python_version())
print('Hello, World!')

print("some text,", end="") 
print(' print more text on the same line')

Python 3.4.1
Hello, World!
some text, print more text on the same line

print 'Hello, World!'
File "<ipython-input-3-139a7c5835bd>", line 1
print 'Hello, World!'
^
SyntaxError: invalid syntax

注意：

在Python中，带不带括号输出”Hello World”都很正常。但如果在圆括号中同时输出多个对象时，就会创建一个元组，这是因为在Python 2中，print是一个语句，而不是函数调用。

print 'Python', python_version()
print('a', 'b')
print 'a', 'b'

三、整数除法

由于人们常常会忽视Python 3在整数除法上的改动（写错了也不会触发Syntax Error），所以在移植代码或在Python 2中执行Python 3的代码时，需要特别注意这个改动。

所以，我还是会在Python 3的脚本中尝试用float(3)/2或 3/2.0代替3/2，以此来避免代码在Python 2环境下可能导致的错误（或与之相反，在Python 2脚本中用from __future__ import division来使用Python 3的除法）。

Python 2

print 'Python', python_version()
print '3 / 2 =', 3 / 2
print '3 // 2 =', 3 // 2
print '3 / 2.0 =', 3 / 2.0
print '3 // 2.0 =', 3 // 2.0

Python 3

print('Python', python_version())
print('3 / 2 =', 3 / 2)
print('3 // 2 =', 3 // 2)
print('3 / 2.0 =', 3 / 2.0)
print('3 // 2.0 =', 3 // 2.0)

四、Unicode

Python 2有基于ASCII的str()类型，其可通过单独的unicode()函数转成unicode类型，但没有byte类型。

而在Python 3中，终于有了Unicode（utf-8）字符串，以及两个字节类：bytes和bytearrays。

Python 2

print 'Python', python_version()

print type(unicode('this is like a python3 str type'

print type(b'byte type does not exist')

print 'they are really' + b' the same'

print type(bytearray(b'bytearray oddly does exist though'))

Python 3

print('Python', python_version())

print('strings are now utf-8 u03BCnicou0394é!') 

print('Python', python_version(), end="")

print(' has', type(b' bytes for storing data'))
 

print('and Python', python_version(), end="")

print(' also has', type(bytearray(b'bytearrays'))
 

'note that we cannot add a string' + b'bytes for data'

五、xrange

在Python 2.x中，经常会用xrange()创建一个可迭代对象，通常出现在“for循环”或“列表/集合/字典推导式”中。

这种行为与生成器非常相似（如”惰性求值“），但这里的xrange-iterable无尽的，意味着可能在这个xrange上无限迭代。

由于xrange的“惰性求知“特性，如果只需迭代一次（如for循环中），range()通常比xrange()快一些。不过不建议在多次迭代中使用range()，因为range()每次都会在内存中重新生成一个列表。

在Python 3中，range()的实现方式与xrange()函数相同，所以就不存在专用的xrange()（在Python 3中使用xrange()会触发NameError）。

import timeit
 
n = 10000
def test_range(n):
 return for i in range(n):
 pass
 
def test_xrange(n):
 for i in xrange(n):
 pass

Python 2

print 'Python', python_version()
 
print 'ntiming range()'
%timeit test_range(n)
 
print 'nntiming xrange()'
%timeit test_xrange(n)

Python 3

print('Python', python_version())
 
print('ntiming range()')
%timeit test_range(n)
 
print(xrange(10))

六、Python 3中的range对象中的__contains__方法

另一个值得一提的是，在Python 3.x中，range有了一个新的__contains__方法。__contains__方法可以有效的加快Python 3.x中整数和布尔型的“查找”速度。

x = 10000000
def val_in_range(x, val):
 return val in range(x)
 
def val_in_xrange(x, val):
 return val in xrange(x)
 
print('Python', python_version())
assert(val_in_range(x, x/2) == True)
assert(val_in_range(x, x//2) == True)
%timeit val_in_range(x, x/2)
%timeit val_in_range(x, x//2)

根据上面的timeit的结果，查找整数比查找浮点数要快大约6万倍。但由于Python 2.x中的range或xrange没有__contains__方法，所以在Python 2中的整数和浮点数的查找速度差别不大。

print 'Python', python_version()
 
assert(val_in_xrange(x, x/2.0) == True)
assert(val_in_xrange(x, x/2) == True)
assert(val_in_range(x, x/2) == True)
assert(val_in_range(x, x//2) == True)
%timeit val_in_xrange(x, x/2.0)
%timeit val_in_xrange(x, x/2)
%timeit val_in_range(x, x/2.0)
%timeit val_in_range(x, x/2)

下面的代码证明了Python 2.x中没有__contain__方法：

print('Python', python_version())
range.__contains__
 
print('Python', python_version())
range.__contains__
 
print('Python', python_version())
xrange.__contains__

关于Python 2中xrange()与Python 3中range()之间的速度差异的一点说明：

有读者指出了Python 3中的range()和Python 2中xrange()执行速度有差异。由于这两者的实现方式相同，因此理论上执行速度应该也是相同的。这里的速度差别仅仅是因为Python 3的总体速度就比Python 2慢。

def test_while():
 i = 0
 while i < 20000:
 i += 1
 return
 
print('Python', python_version())
%timeit test_while()
 
print 'Python', python_version()
%timeit test_while()

   

七、触发异常

Python 2支持新旧两种异常触发语法，而Python 3只接受带括号的的语法（不然会触发SyntaxError）：

Python 2

print 'Python', python_version(
 
raise IOError, "file error"
 
raise IOError("file error")

Python 3

print('Python', python_version())
 
raise IOError, "file error"
 
print('Python', python_version())
raise IOError("file error")

八、异常处理

Python 3中的异常处理也发生了一点变化。在Python 3中必须使用“as”关键字。

Python 2

print 'Python', python_version()
try:
 let_us_cause_a_NameError
except NameError, err:
 print err, '--> our error message'

Python 3

print('Python', python_version())
try:
 let_us_cause_a_NameError
except NameError as err:
 print(err, '--> our error message')

next()函数和.next()方法

由于会经常用到next()（.next()）函数（方法），所以还要提到另一个语法改动（实现方面也做了改动）：在Python 2.7.5中，函数形式和方法形式都可以使用，而在Python 3中，只能使用next()函数（试图调用.next()方法会触发AttributeError）。

Python 2

print 'Python', python_version()
my_generator = (letter for letter in 'abcdefg')
next(my_generator)
my_generator.next()

Python 3

print('Python', python_version())
my_generator = (letter for letter in 'abcdefg')
next(my_generator)
 
my_generator.next()

九、For循环变量与全局命名空间泄漏

好消息是：在Python 3.x中，for循环中的变量不再会泄漏到全局命名空间中了！

这是Python 3.x中做的一个改动，在“What's New In Python 3.0”中有如下描述：

“列表推导不再支持[… for var in item1, item2, …]这样的语法，使用[… for var in (item1, item2, …)]代替。还要注意列表推导有不同的语义：现在列表推导更接近list()构造器中的生成器表达式这样的语法糖，特别要注意的是，循环控制变量不会再泄漏到循环周围的空间中了。”

Python 2

print 'Python', python_version()
 
i = 1
print 'before: i =', i
 
print 'comprehension: ', [i for i in range(5)]
 
print 'after: i =', i

Python 3

print('Python', python_version())
 
i = 1
print('before: i =', i)
 
print('comprehension:', [i for i in range(5)])
 
print('after: i =', i)

十、比较无序类型

Python 3中另一个优秀的改动是，如果我们试图比较无序类型，会触发一个TypeError。

Python 2

print 'Python', python_version()
print "[1, 2] > 'foo' = ", [1, 2] > 'foo'
print "(1, 2) > 'foo' = ", (1, 2) > 'foo'
print "[1, 2] > (1, 2) = ", [1, 2] > (1, 2)

Python 3

print('Python', python_version())
print("[1, 2] > 'foo' = ", [1, 2] > 'foo')
print("(1, 2) > 'foo' = ", (1, 2) > 'foo')
print("[1, 2] > (1, 2) = ", [1, 2] > (1, 2))

十一、通过input()解析用户的输入

幸运的是，Python 3改进了input()函数，这样该函数就会总是将用户的输入存储为str对象。在Python 2中，为了避免读取非字符串类型会发生的一些危险行为，不得不使用raw_input()代替input()。

Python 2

Python 2.7.6
[GCC 4.0.1 (Apple Inc. build 5493)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
 
>>> my_input = input('enter a number: ')
 
enter a number: 123
 
>>> type(my_input)
<type 'int'>
 
>>> my_input = raw_input('enter a number: ')
 
enter a number: 123
 
>>> type(my_input)
<type 'str'>

Python 3

Python 3.4.1
[GCC 4.2.1 (Apple Inc. build 5577)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
 
>>> my_input = input('enter a number: ')
enter a number: 123
>>> type(my_input)
<class 'str'>

十二、返回可迭代对象，而不是列表

在xrange一节中可以看到，某些函数和方法在Python中返回的是可迭代对象，而不像在Python 2中返回列表。

由于通常对这些对象只遍历一次，所以这种方式会节省很多内存。然而，如果通过生成器来多次迭代这些对象，效率就不高了。

此时我们的确需要列表对象，可以通过list()函数简单的将可迭代对象转成列表。

Python 2

print 'Python', python_version()
 
print range(3)
print type(range(3))

Python 3

print('Python', python_version())
print(range(3))
print(type(range(3)))
print(list(range(3)))

下面列出了Python 3中其他不再返回列表的常用函数和方法：

• zip()
• map()
• filter()
• 字典的.key()方法
• 字典的.value()方法

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