Python为较小的dict替换键有效，但为较大的dict引发KeyError

Question

代码1:

kv = {'a': 'A', 'b': 'B', 'c': 'C'}
d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
for key in d.keys():
d[kv[key]] = d.pop(key)
print(d)

输出：

{'A': 1, 'B': 2, 'C': 3}

上面的例子很好
但是，当我们增加字典中的元素数量时，
会引发KeyError，如下例所示代码2:

kv = {'a': 'A', 'b': 'B', 'c': 'C', 'd': 'D'}
d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}
for key in d.keys():
d[kv[key]] = d.pop(key)
print(d)

输出：

Traceback (most recent call last):
File "C:UsersuserOneDriveDocumentsVSCode_Pythonnew.py", line 11, in <module>
d[kv[key]] = d.pop(key)
KeyError: 'A'

Answer 1

发生这种情况的实际原因是Python中字典的实现。这篇文章描述得很好。

本质上，Python计算密钥的散列，并应用掩码来查找存储值的槽。

对于一个小dict，你有8个插槽，所以确定你把值放在哪个插槽的函数是：

def find_slot(key):
return hash(key) & 7

你会注意到原来的dict:中没有冲突

list(map(find_slot, ('a', 'b', 'c', 'd')))
>>>[5, 0, 6, 1]

但当添加'A'密钥时，会发生冲突：

list(map(find_slot, ('a', 'b', 'c', 'd', 'A')))
>>>[5, 0, 6, 1, 5]

为'a'和'A'提供了相同的槽，因此字典必须扩展以具有更多的槽。

在字典展开之前，密钥散列存储在缓存中。当它扩展时，必须续订缓存。你可以在一些打印报表中看到这种情况：

from sys import getsizeof
kv = {'a': 'A', 'b': 'B', 'c': 'C', 'd': 'D'}
d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}
for key in d.keys():
print(d)
print(getsizeof(d))
print(d.keys(), key)
d[kv[key]] = d.pop(key)
print(d)

这就是原则。不确定细节是否100%正确，但如果有人有任何意见，很乐意修复。

Answer 2

最简单的答案可以在Python文档中找到；字典视图对象"：https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#dict-视图：

在字典中添加或删除条目时迭代视图可能会引发RuntimeError或无法迭代所有条目。

它说它可能无法迭代所有条目。在长度为4的dict的示例中，似乎对前3个条目(就在依次弹出每个条目之前(迭代keys()字典视图对象是有效的(即，其行为与不在循环中更改字典时的行为相同(，然后在到达关键字"d"之前到达新设置的关键字"a"。换句话说，迭代这个视图确实失败了，无法迭代长度为4的字典的所有条目。

关于为什么它在长度为3的字典中没有失败的问题，也许可以参考实现细节来回答，这些细节使我们能够理解语言内部是如何产生这种绘制行为的，但最终，答案是Python语言规范不要求您的代码对于任何长度的字典上的视图都失败，而且恰好它对于长度为3的dict也不会失败。

请参阅@kcsquare的评论和其他人的回答，以深入了解具体实现的细节，了解/a当前Python语言实现的任意故障点。