前言

編寫條件分支代碼是編碼過程中不可或缺的一部分。如果用道路來做比喻，現(xiàn)實世界中的代碼從來都不是一條筆直的高速公路，而更像是由無數(shù)個岔路口組成的某個市區(qū)地圖。我們編碼者就像是駕駛員，需要告訴我們的程序，下個路口需要往左還是往右。

編寫優(yōu)秀的條件分支代碼非常重要，因為糟糕、復(fù)雜的分支處理非常容易讓人困惑，從而降低代碼質(zhì)量。所以，這篇文章將會種重點談?wù)勗?Python 中編寫分支代碼應(yīng)該注意的地方。

Python 里的分支代碼：

Python 支持最為常見的 if/else 條件分支語句，不過它缺少在其他編程語言中常見的 switch/case 語句。

除此之外，Python 還為 for/while 循環(huán)以及 try/except 語句提供了 else 分支，在一些特殊的場景下，它們可以大顯身手。

下面我會從 最佳實踐、常見技巧、常見陷阱 三個方面講一下如果編寫優(yōu)秀的條件分支代碼。

最佳實踐

1.避免多層分支嵌套

如果這篇文章只能刪減成一句話就結(jié)束，那么那句話一定是“要竭盡所能的避免分支嵌套”。

過深的分支嵌套是很多編程新手最容易犯的錯誤之一。假如有一位新手 JavaScript 程序員寫了很多層分支嵌套，那么你可能會看到一層又一層的大括號：if { if { if { ... }}}。俗稱“嵌套 if 地獄（Nested If Statement Hell）”。

但是因為 Python 使用了縮進來代替 {}，所以過深的嵌套分支會產(chǎn)生比其他語言下更為嚴重的后果。比如過多的縮進層次很容易就會讓代碼超過 PEP8 中規(guī)定的每行字數(shù)限制。

讓我們看看這段代碼：

def?buy_fruit(nerd,?store):
????"""去水果店買蘋果

????-?先得看看店是不是在營業(yè)
????-?如果有蘋果的話，就買?1?個
????-?如果錢不夠，就回家取錢再來
????"""
????if?store.is_open():
????????if?store.has_stocks("apple"):
????????????if?nerd.can_afford(store.price("apple",?amount=1)):
????????????????nerd.buy(store,?"apple",?amount=1)
????????????????return
????????????else:
????????????????nerd.go_home_and_get_money()
????????????????return?buy_fruit(nerd,?store)
????????else:
????????????raise?MadAtNoFruit("no?apple?in?store!")
????else:
????????raise?MadAtNoFruit("store?is?closed!")

上面這段代碼最大的問題，就是過于直接翻譯了原始的條件分支要求，導(dǎo)致短短十幾行代碼包含了有三層嵌套分支。

這樣的代碼可讀性和維護性都很差。不過我們可以用一個很簡單的技巧：“提前結(jié)束” 來優(yōu)化這段代碼：

def?buy_fruit(nerd,?store):
????if?not?store.is_open():
????????raise?MadAtNoFruit("store?is?closed!")
????if?not?store.has_stocks("apple"):
????????raise?MadAtNoFruit("no?apple?in?store!")
???if?nerd.can_afford(store.price("apple",?amount=1)):
????????nerd.buy(store,?"apple",?amount=1)
????????return
????else:
????????nerd.go_home_and_get_money()
????????return?buy_fruit(nerd,?store)

“提前結(jié)束”指：在函數(shù)內(nèi)使用 return 或 raise 等語句提前在分支內(nèi)結(jié)束函數(shù)。比如，在新的 buy_fruit 函數(shù)里，當(dāng)分支條件不滿足時，我們直接拋出異常，結(jié)束這段這代碼分支。這樣的代碼沒有嵌套分支，更直接也更易讀。

2. 封裝那些過于復(fù)雜的邏輯判斷

如果條件分支里的表達式過于復(fù)雜，出現(xiàn)了太多的 not/and/or，那么這段代碼的可讀性就會大打折扣，比如下面這段代碼：

#?如果活動還在開放，并且活動剩余名額大于?10，為所有性別為女性，或者級別大于?3
#?的活躍用戶發(fā)放?10000?個金幣
if?activity.is_active?and?activity.remaining?>?10?and?
????????user.is_active?and?(user.sex?==?'female'?or?user.level?>?3):
????user.add_coins(10000)
????return

對于這樣的代碼，我們可以考慮將具體的分支邏輯封裝成函數(shù)或者方法，來達到簡化代碼的目的：

if?activity.allow_new_user()?and?user.match_activity_condition():
????user.add_coins(10000)
????return

事實上，將代碼改寫后，之前的注釋文字其實也可以去掉了。因為后面這段代碼已經(jīng)達到了自說明的目的。至于具體的 什么樣的用戶滿足活動條件？ 這種問題，就應(yīng)由具體的 match_activity_condition() 方法來回答了。

 Hint: 恰當(dāng)?shù)姆庋b不光直接改善了代碼的可讀性，事實上，如果上面的活動判斷邏輯在代碼中出現(xiàn)了不止一次的話，封裝更是必須的。不然重復(fù)代碼會極大的破壞這段邏輯的可維護性。

3. 留意不同分支下的重復(fù)代碼

重復(fù)代碼是代碼質(zhì)量的天敵，而條件分支語句又非常容易成為重復(fù)代碼的重災(zāi)區(qū)。所以，當(dāng)我們編寫條件分支語句時，需要特別留意，不要生產(chǎn)不必要的重復(fù)代碼。

讓我們看下這個例子：

#?對于新用戶，創(chuàng)建新的用戶資料，否則更新舊資料
if?user.no_profile_exists:
????create_user_profile(
????????username=user.username,
????????email=user.email,
????????age=user.age,
????????address=user.address,
????????#?對于新建用戶，將用戶的積分置為?0
????????points=0,
????????created=now(),
????)
else:
????update_user_profile(
????????username=user.username,
????????email=user.email,
????????age=user.age,
????????address=user.address,
????????updated=now(),
????)

在上面的代碼中，我們可以一眼看出，在不同的分支下，程序調(diào)用了不同的函數(shù)，做了不一樣的事情。但是，因為那些重復(fù)代碼的存在，我們卻很難簡單的區(qū)分出，二者的不同點到底在哪。

其實，得益于 Python 的動態(tài)特性，我們可以簡單的改寫一下上面的代碼，讓可讀性可以得到顯著的提升：

if?user.no_profile_exists:
????profile_func?=?create_user_profile
????extra_args?=?{'points':?0,?'created':?now()}
else:
????profile_func?=?update_user_profile
????extra_args?=?{'updated':?now()}

profile_func(
????username=user.username,
????email=user.email,
????age=user.age,
????address=user.address,
????**extra_args
)

當(dāng)你編寫分支代碼時，請額外關(guān)注由分支產(chǎn)生的重復(fù)代碼塊，如果可以簡單的消滅它們，那就不要遲疑。

4. 謹慎使用三元表達式

三元表達式是 Python 2.5 版本后才支持的語法。在那之前，Python 社區(qū)一度認為三元表達式?jīng)]有必要，我們需要使用 x and a or b 的方式來模擬它。

事實是，在很多情況下，使用普通的 if/else 語句的代碼可讀性確實更好。盲目追求三元表達式很容易誘惑你寫出復(fù)雜、可讀性差的代碼。

所以，請記得只用三元表達式處理簡單的邏輯分支

language?=?"python"?if?you.favor("dynamic")?else?"golang"

對于絕大多數(shù)情況，還是使用普通的 if/else 語句吧。

常見技巧

1.使用“德摩根定律”

在做分支判斷時，我們有時候會寫成這樣的代碼：

#?如果用戶沒有登錄或者用戶沒有使用?chrome，拒絕提供服務(wù)
if?not?user.has_logged_in?or?not?user.is_from_chrome:
????return?"our?service?is?only?available?for?chrome?logged?in?user"

第一眼看到代碼時，是不是需要思考一會才能理解它想干嘛？這是因為上面的邏輯表達式里面出現(xiàn)了 2 個 not 和 1 個 or。而我們?nèi)祟惽『貌簧瞄L處理過多的“否定”以及“或”這種邏輯關(guān)系。

這個時候，就該 德摩根定律 出場了。通俗的說，德摩根定律就是 not A or not B 等價于 not (A and B)。通過這樣的轉(zhuǎn)換，上面的代碼可以改寫成這樣：

if?not?(user.has_logged_in?and?user.is_from_chrome):
????return?"our?service?is?only?open?for?chrome?logged?in?user"

怎么樣，代碼是不是易讀了很多？記住德摩根定律，很多時候它對于簡化條件分支里的代碼邏輯非常有用。

2. 自定義對象的“布爾真假”

我們常說，在 Python 里，“萬物皆對象”。其實，不光“萬物皆對象”，我們還可以利用很多魔法方法（文檔中稱為：user-defined method）

我們可以用很多在別的語言里面無法做到、有些魔法的方式來影響代碼的執(zhí)行。

比如，Python 的所有對象都有自己的“布爾真假”：

布爾值為假的對象：None, 0, False, [], (), {}, set(), frozenset(), ... ...

布爾值為真的對象：非 0 的數(shù)值、True，非空的序列、元組，普通的用戶類實例，... ...

通過內(nèi)建函數(shù) bool()，你可以很方便的查看某個對象的布爾真假。而 Python 進行條件分支判斷時用到的也是這個值：

>>>?bool(object())
True

重點來了，雖然所有用戶類實例的布爾值都是真。但是 Python 提供了改變這個行為的辦法：自定義類的__bool__ 魔法方法 （在 Python 2.X 版本中為 nonzero）。當(dāng)類定義了 bool 方法后，它的返回值將會被當(dāng)作類實例的布爾值。

另外，bool 不是影響實例布爾真假的唯一方法。如果類沒有定義 bool 方法，Python 還會嘗試調(diào)用len 方法（也就是對任何序列對象調(diào)用 len 函數(shù)），通過結(jié)果是否為 0 判斷實例真假。

那么這個特性有什么用呢？看看下面這段代碼：

class?UserCollection(object):
????def?__init__(self,?users):
????????self._users?=?users
users?=?UserCollection([piglei,?raymond])
if?len(users._users)?>?0:
????print("There's?some?users?in?collection!")

上面的代碼里，判斷 UserCollection 是否有內(nèi)容時用到了 users._users 的長度。其實，通過為 UserCollection 添加 len 魔法方法，上面的分支可以變得更簡單：

class?UserCollection:
????def?__init__(self,?users):
????????self._users?=?users
????def?__len__(self):
????????return?len(self._users)
users?=?UserCollection([piglei,?raymond])

#?定義了?__len__?方法后，UserCollection?對象本身就可以被用于布爾判斷了
if?users:
????print("There's?some?users?in?collection!")

通過定義魔法方法 len 和 bool ，我們可以讓類自己控制想要表現(xiàn)出的布爾真假值，讓代碼變得更 pythonic。

3. 在條件判斷中使用 all() / any()

all() 和 any() 兩個函數(shù)非常適合在條件判斷中使用。這兩個函數(shù)接受一個可迭代對象，返回一個布爾值，其中：

• all(seq)：僅當(dāng) seq 中所有對象都為布爾真時返回 True，否則返回 False
• any(seq)：只要 seq 中任何一個對象為布爾真就返回 True，否則返回 False

假如我們有下面這段代碼：

def?all_numbers_gt_10(numbers):
????"""僅當(dāng)序列中所有數(shù)字大于?10?時，返回?True
????"""
????if?not?numbers:
????????return?False

????for?n?in?numbers:
????????if?n?<=?10:
????????????return?False
????return?True

如果使用 all() 內(nèi)建函數(shù)，再配合一個簡單的生成器表達式，上面的代碼可以寫成這樣：

def?all_numbers_gt_10_2(numbers):
????return?bool(numbers)?and?all(n?>?10?for?n?in?numbers)

簡單、高效，同時也沒有損失可用性。

4. 使用 try/while/for 中 else 分支

讓我們看看這個函數(shù)：

def?do_stuff():
????first_thing_successed?=?False
????try:
????????do_the_first_thing()
????????first_thing_successed?=?True
????except?Exception?as?e:
????????print("Error?while?calling?do_some_thing")
????????return
????#?僅當(dāng)?first_thing?成功完成時，做第二件事
????if?first_thing_successed:
????????return?do_the_second_thing()

在函數(shù) do_stuff 中，我們希望只有當(dāng) do_the_first_thing() 成功調(diào)用后（也就是不拋出任何異常），才繼續(xù)做第二個函數(shù)調(diào)用。為了做到這一點，我們需要定義一個額外的變量 first_thing_successed 來作為標記。

其實，我們可以用更簡單的方法達到同樣的效果：

def?do_stuff():
????try:
????????do_the_first_thing()
????except?Exception?as?e:
????????print("Error?while?calling?do_some_thing")
????????return
????else:
????????return?do_the_second_thing()

在 try 語句塊最后追加上 else 分支后，分支下的do_the_second_thing() 便只會在 try 下面的所有語句正常執(zhí)行（也就是沒有異常，沒有 return、break 等）完成后執(zhí)行。

類似的，Python 里的 for/while 循環(huán)也支持添加 else 分支，它們表示：當(dāng)循環(huán)使用的迭代對象被正常耗盡、或 while 循環(huán)使用的條件變量變?yōu)?False 后才執(zhí)行 else 分支下的代碼。

常見

1.與 None 值的比較

在 Python 中，有兩種比較變量的方法：== 和 is，二者在含義上有著根本的區(qū)別：

• ==：表示二者所指向的的值是否一致
• is：表示二者是否指向內(nèi)存中的同一份內(nèi)容，也就是 id(x) 是否等于 id(y)

None 在 Python 語言中是一個單例對象，如果你要判斷某個變量是否為 None 時，記得使用 is 而不是 ==，因為只有 is 才能在嚴格意義上表示某個變量是否是 None。

否則，可能出現(xiàn)下面這樣的情況：

>>>?class?Foo(object):
...?????def?__eq__(self,?other):
...?????????return?True
...
>>>?foo?=?Foo()
>>>?foo?==?None
True

在上面代碼中，F(xiàn)oo 這個類通過自定義 eq 魔法方法的方式，很容易就滿足了 == None 這個條件。

所以，當(dāng)你要判斷某個變量是否為 None 時，請使用 is 而不是 ==。

2. 留意 and 和 or 的運算優(yōu)先級

看看下面這兩個表達式，猜猜它們的值一樣嗎？

>>>?(True?or?False)?and?False
>>>?True?or?False?and?False

答案是：不一樣，它們的值分別是 False 和 True，你猜對了嗎？

問題的關(guān)鍵在于：and 運算符的優(yōu)先級大于 or。因此上面的第二個表達式在 Python 看來實際上是 True or (False and False)。所以結(jié)果是 True 而不是 False。

在編寫包含多個 and 和 or 的表達式時，請額外注意 and 和 or 的運算優(yōu)先級。即使執(zhí)行優(yōu)先級正好是你需要的那樣，你也可以加上額外的括號來讓代碼更清晰。

結(jié)語

代碼內(nèi)的分支語句不可避免，我們在編寫代碼時，需要尤其注意它的可讀性，避免對其他看到代碼的人造成困擾。

到此這篇關(guān)于Python編寫條件分支代碼方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python條件分支內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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