为何这段Python代码未抛出不支持的操作数错误？

问题场景 #

以下代码中，原本预期X.extend行因float + list的操作抛出类型错误，但实际运行正常；仅当把np.cos(fwd_angle)替换为原生float值0.5时，才会触发预期的TypeError：

import numpy as np

X = [1., 2., 3.]
Y = [1., 2., 3.]
fwd_angle = 60.*np.pi/180.

for i in range(3):
    X.extend( X[i + 1] * np.cos(fwd_angle) + [X[i] + np.sin(fwd_angle)] )
    Y.extend( [Y[i + 1] * np.cos(fwd_angle) + Y[i] + np.sin(fwd_angle)] )

print(X)
print(Y)

核心原因 #

问题出在numpy数值类型与Python原生数值类型的运算符重载差异：

• np.cos(fwd_angle)返回的是numpy.float64类型，而非Python原生float。numpy为这类数值重载了+运算符，当它与列表相加时，会自动把列表转换为numpy数组，执行广播元素相加，最终返回一个numpy数组。
• list.extend()方法接受所有可迭代对象作为参数，numpy数组属于可迭代对象，因此能被正常处理，不会报错。

而当你替换为原生float（0.5）时，Python原生float没有定义与列表相加的逻辑，自然会抛出TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'float' and 'list'。

验证示例 #

import numpy as np
# numpy数值与列表相加，返回numpy数组
print(np.float64(0.5) + [1.0])  # 输出: array([1.5])
# 原生float与列表相加，触发错误
print(0.5 + [1.0])  # 抛出TypeError

内容的提问来源于stack exchange，提问作者screenpaver