Python3中的builtins.py模块中的函数实现看起来都是空的，并不意味着这些函数没有实际的功能或实现。这是因为这些函数实际上都是在C语言层面实现的、用于提供Python基本的内置功能。Python是一门高级语言，其很多基础和核心功能都是借助更底层的C语言来实现的。这样做的优点包括提升性能、直接访问底层系统资源等。提升性能是这种设计最直接的收益之一。比如，列表的操作、数学运算等，如果在C层面实现，可以显著提升运算速度，这对于需要处理大量数据的科学计算、数据分析等领域尤为重要。
一、PYTHON BUILTINS.PY 函数的背后
builtins.py里的函数虽然在Python层面看起来没有具体实现，但它们实际上是通过Python的C API接口调用C语言实现的底层函数。这些底层函数涵盖了大部分Python进行日常操作时所需的基础功能，例如输入输出（I/O）、数学运算、以及类型转换等。
提升性能
这种设计让Python在执行这些基本操作时能获得接近C语言的执行效率。虽然Python作为一门解释型语言，在执行速度上通常不如编译型语言，但通过将关键的函数实现在C语言层面，可以显著提升关键性能。这对于需要大规模数值运算和数据处理的应用程序来说，是非常关键的。不仅如此，一些基于Python构建的科学计算和机器学习框架，如NumPy和TensorFlow，也大量采用了这种方式，以确保核心运算的效率。
系统底层访问和安全性
除了性能提升，将基础功能实现在C语言层面还有其他好处。它能让Python访问操作系统提供的底层资源和服务，如文件系统操作、网络通信等，同时确保了安全性。底层操作往往伴随着更高的风险，将这些实现封装在底层，并通过Python的高级接口暴露给用户，既能满足功能性需求，又能降低安全风险。
二、BUILTINS.PY 中的具体实现原理
尽管builtins.py看起来只包含了空函数定义，但其作用不可小觑。在Python启动时，它会加载这个模块，使得其中定义的函数在全局范围内可用。这其实是一种声明，告诉解释器这些函数名是预留的，具体的实现交给了C语言。
C语言的作用
通过Python的C API，解释器在执行这些内置函数时，实际上是调用了C语言编写的相应函数。这同样适用于Python中的一些内置类型，如整数（int）、列表（list）、字典（dict）等。这些类型的很多方法也是直接在C语言层面实现的。
Python与C的交互方式
Python的C扩展机制使得在Python代码中能够无缝使用C语言编写的模块。实际上，许多高性能的Python库都是利用这种机制，用C或C++编写关键部分，然后通过Python接口暴露给用户。这样既保持了Python的易用性，又提升了程序的运行效率。
三、PYTHON BUILTINS.PY 的具体功能
尽管builtins.py中的函数实现看起来是空的，但每一个函数都对应着一个具体而强大的功能。这些功能包括但不限于数据类型的转换、数值计算、输入输出操作以及对象的属性和方法处理等。
数据类型与操作
数据类型的转换函数，如int(),float(),str()等，是Python中最基础也是最频繁使用的功能之一。通过这些函数，可以轻松地在不同数据类型之间转换，保证数据操作的灵活性和方便性。
数值计算与输入输出
数值计算函数，如abs(),sum(),min(),max()等，提供了基础而强大的数学运算支持。输入输出函数，如print(),input()等，是Python与用户进行交互的基本方式，使得程序的交互变得简单直观。
四、结论
虽然builtins.py中的函数看起来没有实现内容，但这实际上是Python设计的一个巧妙之处。通过结合C语言的高性能和底层资源访问能力，Python能够以高级语言的形式提供丰富而强大的功能。这种设计既确保了Python程序的执行效率，又保留了其易读易用的特点，是Python作为一门广泛应用于教育、科研、Web开发和数据分析领域的语言的重要原因之一。
相关问答FAQs：
为什么Python3中的builtins.py文件中的函数实现为空的？
-
为什么builtins.py文件中的函数实现为空？
在Python3中，builtins.py文件中的函数实现为空是因为这些函数都是Python内置的内建函数。这些函数提供了Python语言的基本功能，例如print()、len()、range()等。由于这些函数是由Python解释器自身实现的，所以它们的具体实现被隐藏在解释器的内部，而在builtins.py中只是对这些函数进行了简单的定义。 -
为什么Python3内建函数的具体实现被隐藏在解释器内部？
Python3的内建函数是由解释器实现的，它们的具体实现通常是用C语言编写的，因此具有较高的执行效率。为了提高性能并保护核心功能的安全性，Python将这些函数的具体实现隐藏在解释器的内部，用户只能通过调用这些函数来使用它们的功能，而无法查看它们的具体实现。 -
Python3为什么选择使用内建函数而不是独立的模块？
Python3选择使用内建函数而不是独立的模块的原因是为了提供基本的语言功能，以便开发人员更方便地使用Python语言进行编程。这些内建函数提供了处理字符串、列表、字典等常见数据类型的方法，同时还包含了与文件操作、网络通信、数学计算等相关的功能。将这些功能作为内置函数提供，可以大大简化代码编写过程，提高编程效率，并且在Python代码运行时，这些函数也可以获得较高的执行效率。
