Python 3.13的新特性

“ 🎉 Python 3.13在2024/10/7 重磅发布！这些新特性你一定要知道！”

Python 3.13 是 Python 编程语言的最新稳定版本，带来了许多令人兴奋的新功能和改进。无论你是新手还是经验丰富的开发者，这些更新都会让你的编程体验更加顺畅和高效。让我们一起来详细了解一下这些新特性吧！

01 更好的交互式解释器

Python 3.13 引入了一个全新的交互式解释器，提升了开发者的使用体验。这个新的解释器基于 PyPy 项目的代码，支持多行编辑和历史记录功能。这意味着你可以更方便地编辑和运行多行代码，而不必一次性输入所有内容。此外，新的解释器还支持 REPL 专属命令，如 `help`、`exit` 和 `quit`，不再需要以函数形式调用它们。

更棒的是，提示和回溯信息现在默认启用了彩色显示，让错误信息一目了然。你还可以通过按 F1 浏览交互式帮助，按 F2 查看去除了输出和提示符的历史记录，按 F3 进入“粘贴模式”以更方便地粘贴大段代码。这些改进使得交互式编程更加直观和高效。

02 改进的错误消息

在编写代码时，错误是不可避免的，但 Python 3.13 的改进让错误消息更加友好和易于理解。例如，当你的脚本名称与标准库中的某个模块重名时，Python 会提示你重命名文件以避免冲突。这可以帮助你快速定位问题并进行修复。

此外，当你向函数传入不正确的关键字参数时，错误消息会尝试提示正确的关键字参数。例如：

"Better error messages!".split(max_split=1)

会返回：

TypeError: split() got an unexpected keyword argument 'max_split'. Did you mean 'maxsplit'?

这些改进使得调试过程更加高效，减少了开发者的困扰。

03 自由线程的 CPython

Python 3.13 引入了对禁用全局解释器锁（GIL）的实验性支持，这被称为自由线程模式。这一特性允许 Python 在多核处理器上更好地并行运行线程，从而提高多线程程序的性能。

自由线程模式需要一个不同的可执行程序，通常名为 `python3.13t` 或 `python3.13t.exe`。虽然这一特性目前是实验性的，但它为未来的性能提升提供了可能性。你可以通过环境变量 `PYTHON_GIL` 或命令行选项 `-X gil=1` 来控制是否启用 GIL。

04 实验性的即时编译器

Python 3.13 还引入了一个基本的即时编译器（JIT），可以加快某些 Python 程序的运行速度。虽然目前默认是禁用的，但未来版本将进一步优化这一特性。

要启用 JIT 编译器，你可以使用 `–enable-experimental-jit` 选项进行配置和构建。JIT 编译器通过将特化的字节码翻译为中间表示形式（IR）并最终翻译为机器码来提高性能。这一过程使用了名为“拷贝并打补丁”的技巧，没有运行时依赖，但增加了构建时对 LLVM 的依赖。

05 针对 `locals()` 的已定义修改语义

在历史上，改变 `locals()` 的返回值的预期结果是留给具体的 Python 实现来定义的。从 Python 3.13 开始，CPython 对于大多数代码执行作用域的历史行为进行了标准化，但也将已优化作用域（函数、生成器、协程、推导式和生成器表达式）修改为显式地返回当前已赋值的局部变量的独立快照，包括局部引用的在闭包中捕获的非局部变量。

这意味着在已优化作用域中调用 `locals()` 将始终返回局部变量的独立快照，而不是共享的字典实例。这一改进确保了调试器和类似工具能可靠地更新局部变量。

06 对移动平台的支持

Python 3.13 现在官方支持 iOS 和 Android 平台。iOS 支持包括 arm64-apple-ios 和 arm64-apple-ios-simulator 等目标，Android 支持包括 aarch64-linux-android 和 x86_64-linux-android 等目标。这一改进使得移动开发者可以更方便地在这些平台上使用 Python。

07 标准库的重大改进

Python 3.13 对标准库进行了多项改进，移除了一些老旧的模块，添加了一些新功能。例如：

– 新增了 `PythonFinalizationError` 异常，当操作在最终化期间被阻塞时将被引发。

– `argparse` 模块现在支持弃用命令行选项、位置参数和子命令。

– 新增的函数 `base64.z85encode()` 和 `base64.z85decode()` 支持对 Z85 数据进行编码和解码。

– `copy` 模块新增了 `copy.replace()` 函数，支持许多内置类型和任何定义了 `__replace__()` 方法的类。

– 新的 `dbm.sqlite3` 模块现在是默认的 dbm 后端。

– `os` 模块增加了一套新函数用于处理 Linux 的定时器通知文件描述符。

– `random` 模块现在提供了一个命令行界面。

这些改进使得标准库更加现代化和易用。

08 安全改进

Python 3.13 在安全性方面也有显著提升。例如，`ssl.create_default_context()` 现在设置了 `ssl.VERIFY_X509_PARTIAL_CHAIN` 和 `ssl.VERIFY_X509_STRICT` 作为默认的旗标。这些改进增强了网络通信的安全性。

09 C API 的改进

Python 3.13 对 C API 也进行了多项改进。例如：

– 现在 `Py_mod_gil` 槽位被用来指明一个扩展模块支持在禁用 GIL 的情况下运行。

– 增加了 `PyTime` C API，提供了对系统时钟的访问。

– `PyMutex` 是新增的轻量级互斥锁，只占用一个字节。

– 新增了一套函数用于在 C API 中生成监控事件。

这些改进使得 C 扩展模块的开发更加灵活和高效。

10 新的类型标注特性

Python 3.13 在类型标注方面也有一些重要更新：

– 类型形参（`typing.TypeVar`、`typing.ParamSpec` 和 `typing.TypeVarTuple`）现在可支持默认值。

– 新的 `warnings.deprecated()` 装饰器在类型系统和运行时中增加了对标记为弃用的支持。

– `typing.ReadOnly` 可被用来将 `typing.TypedDict` 的项标记为对类型检查器只读。

– `typing.TypeIs` 提供了更直观的类型细化行为，作为对 `typing.TypeGuard` 的替代。

这些改进使得类型检查更加严格和灵活。

11 重要的移除

Python 3.13 移除了许多老旧的模块和功能，例如：

– 移除了 19 个“死电池”模块，包括 `aifc`、`audioop`、`cgi`、`cgitb`、`chunk`、`crypt`、`imghdr`、`mailcap`、`msilib`、`nis`、`nntplib`、`ossaudiodev`、`pipes`、`sndhdr`、`spwd`、`sunau`、`telnetlib`、`uu` 和 `xdrlib`。

– 移除了 `2to3` 工具和 `lib2to3` 模块。

– 移除了 `tkinter.tix` 模块。

– 移除了 `locale.resetlocale()` 函数。

– 移除了 `typing.io` 和 `typing.re` 命名空间。

– 移除了链式的 `classmethod` 描述器。

这些移除使得 Python 标准库更加简洁和现代。