What's New In Python 3.1
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著者:
   Raymond Hettinger

この記事では 3.0 と比較した Python 3.1 の新機能を解説します。Python
3.1 は2009年6月27日にリリースされました。


PEP 372: 順序付き辞書
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通常の Python 辞書は、 key/value ペアを不定の順序でイテレートします。
何年にもわたり、いろいろな人が key の挿入順を保存する辞書の別実装を書
いてきました。その経験に基づき、新しい "OrderedDict" クラスが導入され
ました。

OrderedDict API は通常の辞書と同じインターフェースを提供していますが、
key/value をイテレートするときに key が最初に挿入された順番になること
が保証されています。新しいエントリが既存のエントリを上書きした場合は、
元の挿入順序が保持されます。エントリを削除して再挿入すると、順序は一番
最後に移動します。

標準ライブラリのいくつかのモジュールで、順序付き辞書の利用がサポートさ
れています。"configparser" モジュールはデフォルトで順序付き辞書を使い
ます。設定ファイルを読み込み、編集した後、元の順序で書きなおすことがで
きます。"collections.namedtuple()" の *_asdict()* メソッドは、タプルの
順序と同じ順序の順序付き辞書を返すようになりました。"json" モジュール
のデコーダーが OrderedDict をビルドするのをサポートするために、
"JSONDecoder" クラスのコンストラクタに *object_pairs_hook* 引数が追加
されました。 PyYAML などの外部のライブラリでもサポートされています。

参考:

  **PEP 372** - 順序付き辞書
     PEP written by Armin Ronacher and Raymond Hettinger.
     Implementation written by Raymond Hettinger.


PEP 378: 1000区切りのための書式指定子
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組み込みの "format()" 関数と "str.format()" メソッドが使うミニ言語に、
単純でロケールに依存しない 1000 区切りカンマの書式化が追加されました。
これによって簡単にプログラムの出力を、その玄人ちっくな見た目を改善して
ひとさまにとって読みやすいものに出来ます:

   >>> format(1234567, ',d')
   '1,234,567'
   >>> format(1234567.89, ',.2f')
   '1,234,567.89'
   >>> format(12345.6 + 8901234.12j, ',f')
   '12,345.600000+8,901,234.120000j'
   >>> format(Decimal('1234567.89'), ',f')
   '1,234,567.89'

これをサポートする型は "int", "float", "complex" , "decimal.Decimal"
です。

ドットやら空白やらアポストロフィやらあるいはアンダースコアなどの他のセ
パレータをどうやって指定するかの議論は水面下にありますが、ロケールに従
う必要があるアプリケーションは、1000区切りセパレータについていくつかの
サポートを既に持っている既存の *n* 指定子を使うべきです。

参考:

  **PEP 378** - 1000区切りのための書式指定子
     PEP written by Raymond Hettinger and implemented by Eric Smith
     and Mark Dickinson.


その他の言語変更
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Python 言語コアに小さな変更がいくつか行われました:

* "__main__.py" を含むディレクトと zip アーカイブを、その名前をインタ
  プリタに渡すことで直接実行出来るようになりました。そのディレクトリと
  zip ファイルは自動的に sys.path エントリの先頭に挿入されます。
  (Suggestion and initial patch by Andy Chu; revised patch by Phillip
  J. Eby and Nick Coghlan; bpo-1739468.)

* "int()" 型に "bit_length" メソッドが追加されました。 このメソッドは
  その値を二進数で表現するのに必要なビット数を返します:

     >>> n = 37
     >>> bin(37)
     '0b100101'
     >>> n.bit_length()
     6
     >>> n = 2**123-1
     >>> n.bit_length()
     123
     >>> (n+1).bit_length()
     124

  (Contributed by Fredrik Johansson, Victor Stinner, Raymond
  Hettinger, and Mark Dickinson; bpo-3439.)

* "format()" 文字列のフィールドに自動的に番号が振られるようになりまし
  た:

     >>> 'Sir {} of {}'.format('Gallahad', 'Camelot')
     'Sir Gallahad of Camelot'

  以前は、文字列は "'Sir {0} of {1}'" のようにフィールドに番号を振らな
  ければなりませんでした。

  (Contributed by Eric Smith; bpo-5237.)

* "string.maketrans()" 関数は撤廃され、それぞれの静的メソッド
  "bytes.maketrans()" と "bytearray.maketrans()" に置き換えられました
  。この変更は、 "string" によってサポートされるのがどちらの型なのかに
  まつわる混乱を解決します。今や "str", "bytes", "bytearray" は、その
  適切な型の中間変換テーブルを持つそれぞれの **maketrans** 、
  **translate** メソッドを持っています。

  (Contributed by Georg Brandl; bpo-5675.)

* "with" 文のシンタックスは一つの文で複数のコンテキストマネージャを使
  えるようになりました:

     >>> with open('mylog.txt') as infile, open('a.out', 'w') as outfile:
     ...     for line in infile:
     ...         if '<critical>' in line:
     ...             outfile.write(line)

  新しい構文によって "contextlib.nested()" 関数はもう必要ではなくなり
  、非推奨になりました。

  (Georg Brandl と Mattias Brändström の貢献; appspot issue 53094.)

* "round(x, n)" は *x* が整数の場合、整数を返すようになりました。以前
  は浮動小数点を返していました:

     >>> round(1123, -2)
     1100

  (Contributed by Mark Dickinson; bpo-4707.)

* Python は浮動小数点数について、その値を変更しない最も短い表現を見つ
  けるのに David Gay のアルゴリズムを使うようになりました。これは二進
  浮動小数点数にまつわるいくつかの困惑を軽減する助けとなるはずです。

  有意な違いは "1.1" のような値ですぐに見て取れます。これは二進浮動小
  数点数で正確に表現出来ない数です。完全に同じとなるものはありませんか
  ら、例えば式 "float('1.1')" は表現可能な最近接である十六進での
  "0x1.199999999999ap+0" 、十進での
  "1.100000000000000088817841970012523233890533447265625" として評価さ
  れます。その最近接値は昔も今も、後続の浮動小数点数計算で使われます。

  何が新しくなったかと言えば、それはその数がどのように表示されるか、で
  す。以前は Python は単純なアプローチを使っていました。値 "repr(1.1)"
  は "format(1.1, '.17g')" として計算され、 "'1.1000000000000001'" と
  して評価されていました。17 桁を使うことが好都合だったのは、IEEE-754
  のもとでは "eval(repr(1.1))" がその元の値に正確に戻ることに依存出来
  たことでした。ですが不都合として、多くの人々がその出力を (二進浮動小
  数点数表現に本来備わっている制限を Python そのものの問題であると誤解
  して) 混乱していると理解していました。

  新しいアルゴリズムでは "repr(1.1)" はより賢明で "'1.1'" を返します。
  実際的には、これは全ての等価な文字列表現 (前提となる同じ浮動小数点数
  に戻るもの) を探し、そして一番短い表現を返します。

  新アルゴリズムは、可能な限りよりわかりやすい表現を生み出す傾向があり
  ますが、元の値を変更しません。ですから "1.1 + 2.2 != 3.3" は表示がど
  うであれ、今でも問題です。

  新アルゴリズムは根底にある浮動小数点数実装の、ある機能に依存していま
  す。その必要としている機能がないならば、古いアルゴリズムが引き続き使
  われます。なお、テキストの pickle プロトコルは、このアルゴリズム変更
  によりクロスプラットフォーム互換が保たれません。

  (Contributed by Eric Smith and Mark Dickinson; bpo-1580)


新たなモジュール、改良されたモジュール、非推奨のモジュール
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* シーケンスまたはイテラブル内にある一意な要素を数え上げるのに便利な
  "collections.Counter" クラスが追加されました:

     >>> Counter(['red', 'blue', 'red', 'green', 'blue', 'blue'])
     Counter({'blue': 3, 'red': 2, 'green': 1})

  (Contributed by Raymond Hettinger; bpo-1696199.)

* Tk のテーマ付きウィジェットへのアクセスを提供する、新しい
  "tkinter.ttk" モジュールが追加されました。 "tkinter.ttk" の基本的な
  アイディアは、拡張可能性のためにウィジェットの動作を実装するコードと
  見た目を記述するコードを分離することです。

  (Contributed by Guilherme Polo; bpo-2983.)

* "gzip.GzipFile" と "bz2.BZ2File" クラスはコンテキストマネジメントプ
  ロトコルをサポートするようになりました:

     >>> # Automatically close file after writing
     >>> with gzip.GzipFile(filename, "wb") as f:
     ...     f.write(b"xxx")

  (Contributed by Antoine Pitrou.)

* "decimal" モジュールが二進 "float" から decimal オブジェクトを生成す
  るメソッドをサポートしました。 変換は正確ですが時に意外なことがあり
  ます:

     >>> Decimal.from_float(1.1)
     Decimal('1.100000000000000088817841970012523233890533447265625')

  長い十進の結果が、 *1.1* を記憶するための現実の二進での端数を表して
  います。 *1.1* は二進数で正確に表現出来ないので、端数は十進表現でと
  ても多くの桁数になっています。

  (Contributed by Raymond Hettinger and Mark Dickinson.)

* "itertools" に 2 つの関数が追加されました。
  "itertools.combinations_with_replacement()" 関数は、置換 (順列,
  permutation) や直積 (Cartesian product) を含む組合せ論の 4 つの生成
  関数のうちの 1 つです。 "itertools.compress()" 関数は APL の同名機能
  の模倣品です。また、既存の "itertools.count()" 関数は新たにオプショ
  ナルな *step* 引数を取るようになり、そして数え方に
  "fractions.Fraction" や "decimal.Decimal" を含む任意の数値型を使える
  ようになりました。

     >>> [p+q for p,q in combinations_with_replacement('LOVE', 2)]
     ['LL', 'LO', 'LV', 'LE', 'OO', 'OV', 'OE', 'VV', 'VE', 'EE']

     >>> list(compress(data=range(10), selectors=[0,0,1,1,0,1,0,1,0,0]))
     [2, 3, 5, 7]

     >>> c = count(start=Fraction(1,2), step=Fraction(1,6))
     >>> [next(c), next(c), next(c), next(c)]
     [Fraction(1, 2), Fraction(2, 3), Fraction(5, 6), Fraction(1, 1)]

  (Contributed by Raymond Hettinger.)

* "collections.namedtuple()" が新たにキーワード引数 *rename* をサポー
  トし、これにより不正なフィールド名を自動で _0, _1, ... といった位置
  による名前に変換することが出来ます。これはフィールド名が何か外部ソー
  スに基いて作られる場合に有用です。例えば CSV のヘッダ、SQL のフィー
  ルドリスト、あるいはユーザ入力などです:

     >>> query = input()
     SELECT region, dept, count(*) FROM main GROUPBY region, dept

     >>> cursor.execute(query)
     >>> query_fields = [desc[0] for desc in cursor.description]
     >>> UserQuery = namedtuple('UserQuery', query_fields, rename=True)
     >>> pprint.pprint([UserQuery(*row) for row in cursor])
     [UserQuery(region='South', dept='Shipping', _2=185),
      UserQuery(region='North', dept='Accounting', _2=37),
      UserQuery(region='West', dept='Sales', _2=419)]

  (Contributed by Raymond Hettinger; bpo-1818.)

* "re.sub()"、"re.subn()" および "re.split()" 関数は flags 引数を受け
  取るようになりました。

  (Contributed by Gregory Smith.)

* logging を自身では使わずとも使用ライブラリがそうしているようなアプリ
  ケーションのために、 "logging" モジュールが単純な
  "logging.NullHandler" を実装しました。null ハンドラをセットアップす
  ることは、 "No handlers could be found for logger foo" のような警告
  を抑制します。

     >>> h = logging.NullHandler()
     >>> logging.getLogger("foo").addHandler(h)

  (Contributed by Vinay Sajip; bpo-4384).

* コマンドラインスイッチ "-m" をサポートしている "runpy" がパッケージ
  の実行をサポートするようになりました。パッケージ名が与えられると
  "__main__" サブモジュールを探し出して実行します。

  (Contributed by Andi Vajda; bpo-4195.)

* "pdb" モジュールが "zipimport" (あるいはなにかほかの **PEP 302** 準
  拠ローダ) でロードされたモジュールのソースコードにアクセスでき、表示
  できるようになりました。

  (Contributed by Alexander Belopolsky; bpo-4201.)

* "functools.partial" オブジェクトが pickle 化出来るようになりました。

   (Suggested by Antoine Pitrou and Jesse Noller.  Implemented by Jack
   Diederich; bpo-5228.)

* シンボルのための "pydoc" ヘルプトピックが追加されました。これで対話
  環境で "help('@')" などが期待通りの働きをします (---訳注: 実装として
  は pydoc_data パッケージのこと。 "pydoc_data/topics.py" に docstring
  からは生成出来ない、シンボルについてのドキュメントが収められています
  ---)。

  (Contributed by David Laban; bpo-4739.)

* "unittest" に特定のテストメソッドやテストクラス全体をスキップする仕
  組みのサポートが追加されました。さらに、この機能はテスト結果を「意図
  的な失敗」とすることができ、テストが失敗しても "TestResult" の失敗数
  にはカウントされなくなります:

     class TestGizmo(unittest.TestCase):

         @unittest.skipUnless(sys.platform.startswith("win"), "requires Windows")
         def test_gizmo_on_windows(self):
             ...

         @unittest.expectedFailure
         def test_gimzo_without_required_library(self):
             ...

  また例外についてのテストが、 "with" 文で使えるコンテキストマネージャ
  として増強されました:

     def test_division_by_zero(self):
         with self.assertRaises(ZeroDivisionError):
             x / 0

  加えて、いくつもの新たなアサーションメソッドが追加されました。
  "assertSetEqual()", "assertDictEqual()",
  "assertDictContainsSubset()", "assertListEqual()",
  "assertTupleEqual()", "assertSequenceEqual()",
  "assertRaisesRegexp()", "assertIsNone()", and "assertIsNotNone()" な
  どです。

  (Contributed by Benjamin Peterson and Antoine Pitrou.)

* "io" モジュールに "seek()" メソッドのための3つの新しい定数が追加され
  ました: "SEEK_SET", "SEEK_CUR", and "SEEK_END".

* "sys.version_info" タプルが名前付きタプルになりました。

     >>> sys.version_info
     sys.version_info(major=3, minor=1, micro=0, releaselevel='alpha', serial=2)

  (Contributed by Ross Light; bpo-4285.)

* "nntplib" および "imaplib" モジュールが IPv6 をサポートしました。

  (Contributed by Derek Morr; bpo-1655 and bpo-1664.)

* "pickle" を、プロトコル 2 以下を使う際に Python 2.x との相互運用に順
  応するようにしました。標準ライブラリの再編成はたくさんのオブジェクト
  への公式な参照を変えました。例えば Python 2 の "__builtin__.set" は
  Python 3 では "builtins.set" です。この変化は異なる Python バージョ
  ン間でのデータ共有の取り組みを複雑にしました。ですが今回のこの修正に
  より、プロトコル 2 以下を選んだ場合は pickler は自動的にロード時もダ
  ンプ時も古い Python 2 命名を使うようになります。この再マッピングはデ
  フォルトで有効になりますが、 *fix_imports* オプションで無効に出来ま
  す:

     >>> s = {1, 2, 3}
     >>> pickle.dumps(s, protocol=0)
     b'c__builtin__\nset\np0\n((lp1\nL1L\naL2L\naL3L\natp2\nRp3\n.'
     >>> pickle.dumps(s, protocol=0, fix_imports=False)
     b'cbuiltins\nset\np0\n((lp1\nL1L\naL2L\naL3L\natp2\nRp3\n.'

  不幸にも、そして避けられないこの変更による副作用は、Python 3.1 によ
  って生成されたプロトコル 2 pickle が Python 3.0 で読めなくなるであろ
  うことです。Python 2.x との互換性を維持するつもりがないのであれば、
  Python 3.x 実装間でのデータ移行では最新 pickle プロトコルバージョン
  3 を使うべきです。

  (Contributed by Alexandre Vassalotti and Antoine Pitrou, bpo-6137.)

* 新規モジュール "importlib" が追加されました。 "import" 文とその相棒
  の "__import__()" 関数の、完全で移植性が高いピュア Python 参照実装を
  提供しています。これはインポートで行う動作の文書化と定義における、確
  かな前進です。

  (Contributed by Brett Cannon.)


最適化
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大きな性能向上がありました:

* The new I/O library (as defined in **PEP 3116**) was mostly written
  in Python and quickly proved to be a problematic bottleneck in
  Python 3.0. In Python 3.1, the I/O library has been entirely
  rewritten in C and is 2 to 20 times faster depending on the task at
  hand. The pure Python version is still available for experimentation
  purposes through the "_pyio" module.

  (Contributed by Amaury Forgeot d'Arc and Antoine Pitrou.)

* Added a heuristic so that tuples and dicts containing only
  untrackable objects are not tracked by the garbage collector. This
  can reduce the size of collections and therefore the garbage
  collection overhead on long-running programs, depending on their
  particular use of datatypes.

  (Contributed by Antoine Pitrou, bpo-4688.)

* Enabling a configure option named "--with-computed-gotos" on
  compilers that support it (notably: gcc, SunPro, icc), the bytecode
  evaluation loop is compiled with a new dispatch mechanism which
  gives speedups of up to 20%, depending on the system, the compiler,
  and the benchmark.

  (Contributed by Antoine Pitrou along with a number of other
  participants, bpo-4753).

* UTF-8, UTF-16 ならびに LATIN-1 のデコーディングが2から4倍速くなりま
  した。

  (Antoine Pitrou と Amaury Forgeot d'Arc の貢献, bpo-4868.)

* The "json" module now has a C extension to substantially improve its
  performance.  In addition, the API was modified so that json works
  only with "str", not with "bytes".  That change makes the module
  closely match the JSON specification which is defined in terms of
  Unicode.

  (Contributed by Bob Ippolito and converted to Py3.1 by Antoine
  Pitrou and Benjamin Peterson; bpo-4136.)

* Unpickling now interns the attribute names of pickled objects.  This
  saves memory and allows pickles to be smaller.

  (Contributed by Jake McGuire and Antoine Pitrou; bpo-5084.)


IDLE
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* IDLE のフォーマットメニューに、ソースコードから末尾の空白を取り除く
  ことが出来るオプションが追加されました。

  (Contributed by Roger D. Serwy; bpo-5150.)


ビルドならびに C API の変更
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Python のビルド過程と C API の変更は以下の通りです:

* 整数の内部格納方式が "2**15" ベースと "2**30" ベースのいずれかになり
  ました。 これはビルド時に決定されます。 以前は常に "2**15" ベースで
  格納されていました。 "2**30" ベースにすると 64 bit マシンでは性能が
  有意に向上しますが、 32 bit マシンでのベンチマーク結果には向上も低下
  もあります。 そのため、デフォルトでは 64 bit マシンで "2**30" ベース
  を、 32 bit マシンで "2**15" ベースを使用します。 Unix では新たな
  configure オプション "--enable-big-digits" が追加されました。 これに
  より上記のデフォルトを上書き出来ます。

  この変更は性能向上以外ではエンドユーザには分からないはずですが、例外
  が1つあります。 テストおよびデバッグ目的で内部形式の情報を提供する
  "sys.int_info" が追加されましたが、これにより数字あたりのビット数と
  各数字の格納に使われる C の型のバイトサイズが分かります:

     >>> import sys
     >>> sys.int_info
     sys.int_info(bits_per_digit=30, sizeof_digit=4)

  (Contributed by Mark Dickinson; bpo-4258.)

* "PyLong_AsUnsignedLongLong()" 関数は負の *pylong* に対し "TypeError"
  ではなく "OverflowError" を送出するようになりました。

  (Contributed by Mark Dickinson and Lisandro Dalcrin; bpo-5175.)

* "PyNumber_Int()" が非推奨になりました。代わりに "PyNumber_Long()" を
  使用してください。

  (Contributed by Mark Dickinson; bpo-4910.)

* 非推奨の関数 "PyOS_ascii_strtod()" および "PyOS_ascii_atof()" を置き
  換えるために新しく "PyOS_string_to_double()" 関数が追加されました。

  (Contributed by Mark Dickinson; bpo-5914.)

* "PyCObject" API を置き換えるものとして、 "PyCapsule" が追加されまし
  た。主な違いとしては、新しい型は、型安全に情報を渡すための良く定義さ
  れたインターフェイスを持ち、また、デストラクタの呼び出しのシグネチャ
  の複雑さが小さくなっています。古い型は問題のある API で、今では非推
  奨です。

  (Contributed by Larry Hastings; bpo-5630.)


Python 3.1 への移植
===================

このセクションでは前述の変更とバグフィックスにより必要となるかもしれな
いコードの変更を列挙します:

* 新しい浮動小数点の文字列表現は既存の doctest に違反する惧れがありま
  す。例えば、

     def e():
         '''Compute the base of natural logarithms.

         >>> e()
         2.7182818284590451

         '''
         return sum(1/math.factorial(x) for x in reversed(range(30)))

     doctest.testmod()

     **********************************************************************
     Failed example:
         e()
     Expected:
         2.7182818284590451
     Got:
         2.718281828459045
     **********************************************************************

* pickle モジュールがプロトコルバージョン 2 以下で自動的に名前の再対応
  付けを行うので、Python 3.1 で pickle 化すると Python 3.0 で読めなく
  なります。一つの解決策はプロトコル 3 を使うことです。もう一つは
  *fix_imports* オプションを "False" にセットすることです。上述の議論
  を参照してください。
