Python高能小技巧：用海象操作符减少重复代码

一时失言乱红尘 2022-11-16 01:51 152阅读 0赞

**导读：**赋值表达式（assignment expression）是Python 3.8新引入的语法，它会用到海象操作符（walrus operator）。这种写法可以解决某些持续已久的代码重复问题。a = b是一条普通的赋值语句，读作a equals b，而a := b则是赋值表达式，读作a walrus b。

这个符号为什么叫walrus呢？因为把:=顺时针旋转90°之后，冒号就是海象的一双眼睛，等号就是它的一对獠牙。

作者：布雷特·斯拉特金（Brett Slatkin）

来源：大数据DT（ID：hzdashuju）

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这种表达式很有用，**可以在普通的赋值语句无法应用的场合实现赋值，例如可以用在条件表达式的if语句里面。**赋值表达式的值，就是赋给海象操作符左侧那个标识符的值。

举个例子。如果有一筐新鲜水果要给果汁店做食材，那我们就可以这样定义其中的内容：

fresh_fruit = {
        'apple': 10,
        'banana': 8,
        'lemon': 5,
    }

顾客点柠檬汁之前，我们先得确认现在还有没有柠檬可以榨汁。所以，要先查出柠檬的数量，然后用if语句判断它是不是非零的值。

def make_lemonade(count):
        print(f'Making {count} lemons into lemonade')
    
    def out_of_stock():
        print('Out of stock!')
    
    count = fresh_fruit.get('lemon', 0)
    if count:
        make_lemonade(count)
    else:
        out_of_stock()

这段代码看上去虽然简单，但还是显得有点儿松散，因为count变量虽然定义在整个if/else结构之上，然而只有if语句才会用到它，else块根本就不需要使用这个变量。所以，这种写法让人误以为count是个重要的变量，if和else都要用到它，但实际上并非如此。

我们在Python里面经常要先获取某个值，然后判断它是否非零，如果是就执行某段代码。对于这种用法，我们以前总是要通过各种技巧，来避免count这样的变量重复出现在代码之中，这些技巧有时会让代码变得比较难懂。Python引入赋值表达式正是为了解决这样的问题。下面改用海象操作符来写：

if count := fresh_fruit.get('lemon', 0):
        make_lemonade(count)
    else:
        out_of_stock()

新代码虽然只省了一行，但读起来却清晰很多，因为这种写法明确体现出count变量只与if块有关。这个赋值表达式先把:=右边的值赋给左边的count变量，然后对自身求值，也就是把变量的值当成整个表达式的值。

由于表达式紧跟着if，程序会根据它的值是否非零来决定该不该执行if块。**这种先赋值再判断的做法，正是海象操作符想要表达的意思。**

柠檬汁效力强，所以只需要一颗柠檬就能做完这份订单，这意味着程序只需判断非零即可。如果客人点的是苹果汁，那就至少得用四个苹果才行。按照传统的写法，要先从fresh\_fruit这个字典里面查出苹果（apple）的数量（count），然后在if语句里，根据这个数量构造条件表达式（count >= 4）。

def make_cider(count):
        print(f'Making cider with {count} apples')
    
    count = fresh_fruit.get('apple', 0)
    if count >= 4:
        make_cider(count)
    else:
        out_of_stock()

这段代码与刚才那个柠檬汁的例子一样，也过分突出了count变量的意义。下面改用海象操作符，把代码写得更清晰一些。

if (count := fresh_fruit.get('apple', 0)) >= 4:
        make_cider(count)
    else:
        out_of_stock()

与刚才那个例子一样，修改之后的代码也比原来少了一行。但是这次，我们还要注意另外一个现象：赋值表达式本身是放在一对括号里面的。为什么要这样做呢？因为我们要在if语句里面把这个表达式的结果跟4这个值相比较。

刚才柠檬汁的例子没有加括号，因为那时只凭赋值表达式本身的值就能决定if/else的走向：只要表达式的值不是0，程序就进入if分支。但是这次不行，这次要把这个赋值表达式放在更大的表达式里面，所以必须用括号把它括起来。当然，在没有必要加括号的情况下，还是尽量别加括号比较好。

还有一种类似的逻辑也会出现刚才说的重复代码，这指的是：**我们要根据情况给某个变量赋予不同的值，紧接着要用这个变量做参数来调用某个函数。**

例如，若顾客要点香蕉冰沙，那我们首先得把香蕉切成好几份，然后用其中的两份来制作这道冰沙。如果不够两份，那就抛出香蕉不足（OutOfBananas）异常。下面用传统的写法实现这种逻辑：

def slice_bananas(count):
        print(f'Slicing {count} bananas')
        return count * 4
    
    class OutOfBananas(Exception):
        pass
    
    def make_smoothies(count):
        print(f'Making a smoothies with {count} banana slices')
    
    pieces = 0
    count = fresh_fruit.get('banana', 0)
    if count >= 2:
        pieces = slice_bananas(count)
    
    try:
        smoothies = make_smoothies(pieces)
    except OutOfBananas:
        out_of_stock()

还有一种传统的写法也很常见，就是把if/else结构上方那条pieces = 0的赋值语句移动到else块中。

count = fresh_fruit.get('banana', 0)
    if count >= 2:
        pieces = slice_bananas(count)
    else:
        pieces = 0
    
    try:
        smoothies = make_smoothies(pieces)
    except OutOfBananas:
        out_of_stock()

这种写法看上去稍微有点儿怪，因为if与else这两个分支都给pieces变量定义了初始值。根据Python的作用域规则，这种分别定义变量初始值的写法是成立的。虽说成立，但这样写看起来比较别扭，所以很多人喜欢用第一种写法，也就是在进入if/else结构之前，先把pieces的初始值给设置好。

改用海象操作符来实现，可以少写一行代码，而且能够压低count变量的地位，让它只出现在if块里，这样我们就能更清楚地意识到pieces变量才是整段代码的重点。

pieces = 0
    if (count := fresh_fruit.get('banana', 0)) >= 2:
        pieces = slice_bananas(count)
    
    try:
        smoothies = make_smoothies(pieces)
    except OutOfBananas:
        out_of_stock()

对于在if与else分支里面分别定义pieces变量的写法来说，海象操作符也能让代码变得清晰，因为这次不用再把count变量放到整个if/else块的上方了。

if (count := fresh_fruit.get('banana', 0)) >= 2:
        pieces = slice_bananas(count)
    else:
        pieces = 0
    
    try:
        smoothies = make_smoothies(pieces)
    except OutOfBananas:
        out_of_stock()

Python新手经常会遇到这样一种困难，就是找不到好办法来实现switch/case结构。最接近这种结构的做法是在if/else结构里面继续嵌套if/else结构，或者使用if/elif/else结构。

例如，我们想按照一定的顺序自动给客人制作饮品，这样就不用点餐了。下面这段逻辑先判断能不能做香蕉冰沙，如果不能，就做苹果汁，还不行，就做柠檬汁：

count = fresh_fruit.get('banana', 0)
    if count >= 2:
        pieces = slice_bananas(count)
        to_enjoy = make_smoothies(pieces)
    else:
        count = fresh_fruit.get('apple', 0)
        if count >= 4:
            to_enjoy = make_cider(count)
        else:
            count = fresh_fruit.get('lemon', 0)
            if count:
                to_enjoy = make_lemonade(count)
            else:
                to_enjoy = 'Nothing'

这种难看的写法其实在Python代码里特别常见。**幸好现在有了海象操作符，让我们能够轻松地模拟出很接近switch/case的方案。**

if (count := fresh_fruit.get('banana', 0)) >= 2:
        pieces = slice_bananas(count)
        to_enjoy = make_smoothies(pieces)
    elif (count := fresh_fruit.get('apple', 0)) >= 4:
        to_enjoy = make_cider(count)
    elif count := fresh_fruit.get('lemon', 0):
        to_enjoy = make_lemonade(count)
    else:
        to_enjoy = 'Nothing'

这个版本只比原来短五行，但是看起来却清晰得多，因为嵌套深度与缩进层数都变少了。只要碰到刚才那种难看的结构，我们就应该考虑能不能改用海象操作符来写。

Python新手还会遇到一个困难，就是缺少do/while循环结构。例如，我们要把新来的水果做成果汁并且装到瓶子里面，直到水果用完为止。下面先用普通的while循环来实现：

FRUIT_TO_PICK = [
        {'apple': 1, 'banana': 3},
        {'lemon': 2, 'lime': 5},
        {'orange': 3, 'melon': 2},
    ]
    
    def pick_fruit():
        if FRUIT_TO_PICK:
            return FRUIT_TO_PICK.pop(0)
        else:
            return []
    
    def make_juice(fruit, count):
        return [(fruit, count)]
    
    bottles = []
    fresh_fruit = pick_fruit()
    while fresh_fruit:
        for fruit, count in fresh_fruit.items():
            batch = make_juice(fruit, count)
            bottles.extend(batch)
        fresh_fruit = pick_fruit()
    
    print(bottles)

这种写法必须把fresh\_fruit = pick\_fruit()写两次，第一次是在进入while循环之前，因为我们要给fresh\_fruit设定初始值，第二次是在while循环体的末尾，因为我们得把下一轮需要处理的水果列表填充到fresh\_fruit里面。

如果想复用这行代码，可以考虑loop-and-a-half 模式。这个模式虽然能消除重复，但是会让while循环看起来很笨，因为它成了无限循环，程序只能通过break语句跳出这个循环。

FRUIT_TO_PICK = [
        {'apple': 1, 'banana': 3},
        {'lemon': 2, 'lime': 5},
        {'orange': 3, 'melon': 2},
    ]
    
    bottles = []
    while True:                     # Loop
        fresh_fruit = pick_fruit()
        if not fresh_fruit:         # And a half
            break
        for fruit, count in fresh_fruit.items():
            batch = make_juice(fruit, count)
            bottles.extend(batch)
    
    print(bottles)

**有了海象操作符，就不需要使用loop-and-a-half模式了**，我们可以在每轮循环的开头给fresh\_fruit变量赋值，并根据变量的值来决定要不要继续循环。这个写法简单易读，所以应该成为首选方案。

FRUIT_TO_PICK = [
        {'apple': 1, 'banana': 3},
        {'lemon': 2, 'lime': 5},
        {'orange': 3, 'melon': 2},
    ]
    
    bottles = []
    while fresh_fruit := pick_fruit():
        for fruit, count in fresh_fruit.items():
            batch = make_juice(fruit, count)
            bottles.extend(batch)
    
    print(bottles)

在其他一些场合，赋值表达式也能缩减重复代码。总之，如果某个表达式或赋值操作多次出现在一组代码里面，那就可以考虑用赋值表达式把这段代码改得简单一些。

**要点**

*  赋值表达式通过海象操作符（:=）给变量赋值，并且让这个值成为这条表达式的结果，于是，我们可以利用这项特性来缩减代码。
 *  如果赋值表达式是大表达式里的一部分，就得用一对括号把它括起来。
 *  虽说Python不支持switch/case与do/while结构，但可以利用赋值表达式清晰地模拟出这种逻辑。

关于作者：布雷特·斯拉特金（Brett Slatkin），Google首席软件工程师，他是Google Surveys的联合技术创始人，也是PubSubHubbub协议的共同创造者之一。此外，Slatkin还发布了Google的第一个云计算产品——App Engine。早在15年前，Slatkin就开始在工作中使用Python管理Google大量的服务器群。他拥有纽约哥伦比亚大学计算机工程专业学士学位。

本文摘编自《Effective Python：编写高质量Python代码的90个有效方法》（原书第2版），经出版方授权发布。

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