4. 控制流

4. 控制流

除了前面介绍的while语句，Python也有其它语言常见的流程控制语句，但是稍有不一样。

4.1. if语句

也许最知名的语句类型是if语句。例如：

>>> x = int(raw_input("Please enter an integer: "))
Please enter an integer: 42
>>> if x < 0:
...     x = 0
...     print 'Negative changed to zero'
... elif x == 0:
...     print 'Zero'
... elif x == 1:
...     print 'Single'
... else:
...     print 'More'
...
More

可以有零个或多个elif部分，else部分是可选的。关键字'elif'是'else if'的简写，可以有效避免过深的缩进。if...elif...elif...序列用于替代其它语言中的switch或case语句。

4.2. for语句

Python中的for语句和你可能熟悉的C或Pascal中的有点不同。和常见的依据一个等差数列迭代（如 Pascal），或让用户能够自定义迭代步骤和停止条件（如 C）不一样，Python的for语句按照元素出现的顺序迭代任何序列（列表或字符串）。例如（没有双关意）：

>>> # Measure some strings:
... words = ['cat', 'window', 'defenestrate']
>>> for w in words:
...     print w, len(w)
...
cat 3
window 6
defenestrate 12

如果要在循环内修改正在迭代的序列（例如，复制所选的项目），建议首先制作副本。迭代序列不会隐式地创建副本。使用切片就可以很容易地做到：

>>> for w in words[:]:  # Loop over a slice copy of the entire list.
...     if len(w) > 6:
...         words.insert(0, w)
...
>>> words
['defenestrate', 'cat', 'window', 'defenestrate']

4.3. range()函数

如果你确实需要遍历一个数字序列，内置函数range()非常方便。它将生成包含算术数列的列表：

>>> range(10)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

给定的终点永远不会在生成的列表中；range(10)生成一个包含10个值的链表，索引的值和对应元素的值相等。也可以让 range 函数从另一个数值开始，或者可以指定一个不同的步进值（甚至是负数，有时这也被称为‘步长’）：

>>> range(5, 10)
[5, 6, 7, 8, 9]
>>> range(0, 10, 3)
[0, 3, 6, 9]
>>> range(-10, -100, -30)
[-10, -40, -70]

若要依据索引迭代序列，你可以结合使用range()和len()，如下所示：

>>> a = ['Mary', 'had', 'a', 'little', 'lamb']
>>> for i in range(len(a)):
...     print i, a[i]
...
0 Mary
1 had
2 a
3 little
4 lamb

然而，在大部分情况下使用enumerate()函数会更加方便，请参见循环的技巧。

4.4. break和continue语句，以及循环中else子句

break语句和C中的类似，用于跳出最近的for或while循环。

循环语句可以有一个else子句；当（for）循环迭代完整个列表或（while）循环条件变为假，而非由break语句终止时，它会执行。下面循环搜索质数的代码例示了这一点：

>>> for n in range(2, 10):
...     for x in range(2, n):
...         if n % x == 0:
...             print n, 'equals', x, '*', n/x
...             break
...     else:
...         # loop fell through without finding a factor
...         print n, 'is a prime number'
...
2 is a prime number
3 is a prime number
4 equals 2 * 2
5 is a prime number
6 equals 2 * 3
7 is a prime number
8 equals 2 * 4
9 equals 3 * 3

（是的，这是正确的代码。看仔细：else子句属于for循环，不属于if语句。)

与循环一起使用时，else子句与try语句的else子句比与if语句的具有更多的共同点：try语句的else子句在未出现异常时运行，循环的else子句在未出现break时运行。更多关于try语句和异常的内容，请参见处理异常。

continue语句，也是从C语言借来的，表示继续下一次迭代：

>>> for num in range(2, 10):
...     if num % 2 == 0:
...         print "Found an even number", num
...         continue
...     print "Found a number", num
Found an even number 2
Found a number 3
Found an even number 4
Found a number 5
Found an even number 6
Found a number 7
Found an even number 8
Found a number 9

4.5. pass语句

pass语句什么也不做。它用于语法上必须要有一条语句，但程序什么也不需要做的场合。例如：

>>> while True:
...     pass  # Busy-wait for keyboard interrupt (Ctrl+C)
...

它通常用于创建最小的类：

>>> class MyEmptyClass:
...     pass
...

另一个使用pass的地方是编写新代码时作为函数体或控制体的占位符，这让你在更抽象层次上思考。pass语句将被默默地忽略：

>>> def initlog(*args):
...     pass   # Remember to implement this!
...

4.6.定义函数

我们可以创建一个生成任意上界菲波那契数列的函数：

>>> def fib(n):    # write Fibonacci series up to n
...     """Print a Fibonacci series up to n."""
...     a, b = 0, 1
...     while a < n:
...         print a,
...         a, b = b, a+b
...
>>> # Now call the function we just defined:
... fib(2000)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 1597

关键字def引入函数的定义。其后必须跟有函数名和以括号标明的形式参数列表。组成函数体的语句从下一行开始，且必须缩进。

函数体的第一行可以是一个可选的字符串文本；此字符串是该函数的文档字符串，或称为docstring。（更多关于 docstrings 的内容可以在 文档字符串一节中找到。）有工具使用 docstrings 自动生成在线的或可打印的文档，或者让用户在代码中交互浏览；在您编写的代码中包含 docstrings 是很好的做法，所以让它成为习惯吧。

执行一个函数会引入一个用于函数的局部变量的新符号表。更确切地说，函数中的所有的赋值都是将值存储在局部符号表；而变量引用首先查找局部符号表，然后是上层函数的局部符号表，然后是全局符号表，最后是内置名字表。因此，在函数内部全局变量不能直接赋值（除非在一个global语句中命名），虽然可以引用它们。

函数调用的实际参数在函数被调用时引入被调函数的局部符号表；因此，参数的传递使用传值调用（这里的值始终是对象的引用，不是对象的值）。[1]一个函数调用另一个函数时，会为该调用创建一个新的局部符号表。

函数定义会在当前符号表内引入函数名。函数名对应值的类型是解释器可识别的用户自定义函数。此值可以分配给另一个名称，然后也可作为函数。这是通用的重命名机制：

>>> fib
<function fib at 10042ed0>
>>> f = fib
>>> f(100)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89

如果你使用过其他语言，你可能会反对说：fib不是一个函数，而是一个过程(子程序)，因为它并不返回任何值。事实上，没有return语句的函数也返回一个值，尽管是一个很无聊的值。此值被称为None（它是一个内置的名称）。如果 None只是唯一的输出，解释器通常不会打印出来。如果你真的想看到这个值，可以使用print 语句：

>>> fib(0)
>>> print fib(0)
None

写一个函数返回菲波那契数列的列表，而不是打印出来，非常简单：

>>> def fib2(n): # return Fibonacci series up to n
...     """Return a list containing the Fibonacci series up to n."""
...     result = []
...     a, b = 0, 1
...     while a < n:
...         result.append(a)    # see below
...         a, b = b, a+b
...     return result
...
>>> f100 = fib2(100)    # call it
>>> f100                # write the result
[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]

此示例中，像往常一样，演示了一些新的 Python 功能：

• return语句从函数中返回一个值。不带表达式参数的return返回None。函数直接结束后也返回None。
• 语句result.append(a)调用列表对象result 的一个方法。方法是‘隶属于'某个对象的函数，被命名成obj.methodname的形式，其中obj是某个对象（或是一个表达式），methodname是由对象类型定义的方法的名称。不同类型定义了不同的方法。不同类型的方法可能具有相同的名称，而不会引起歧义。（也可以使用 class 定义你自己的对象类型和方法，请参见类）本例中所示的append()方法是列表对象定义的。它在列表的末尾添加一个新的元素。在本例中它等同于result=result+[a]，但效率更高。

4.7.更多关于定义函数

可以定义具有可变数目的参数的函数。有三种形式，也可以结合使用。

4.7.1.默认参数值

最有用的形式是指定一个或多个参数的默认值。这种方法创建的函数被调用时，可以带有比定义的要少的参数。例如：

def ask_ok(prompt, retries=4, complaint='Yes or no, please!'):
    while True:
        ok = raw_input(prompt)
        if ok in ('y', 'ye', 'yes'):
            return True
        if ok in ('n', 'no', 'nop', 'nope'):
            return False
        retries = retries - 1
        if retries < 0:
            raise IOError('refusenik user')
        print complaint

这个函数可以通过几种方式调用：

• 只给出强制参数： ask_ok (' Doyoureallywanttoquit?')
• 给出一个可选的参数： ask_ok ('OKtooverwritethefile?',2）
• 或者给出所有的参数： ask_ok ('OKtooverwritethefile?',2,'Comeon,onlyyesorno!')

此示例还引入了in关键字。它测试一个序列是否包含特定的值。

默认值在定义域中的函数定义的时候计算，例如：

i = 5

def f(arg=i):
    print arg

i = 6
f()

将打印5。

重要的警告：默认值只计算一次。这使得默认值是列表、字典或大部分类的实例时会有所不同。例如，下面的函数在后续调用过程中会累积传给它的参数：

def f(a, L=[]):
    L.append(a)
    return L

print f(1)
print f(2)
print f(3)

这将会打印

[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]

如果你不想默认值在随后的调用中共享，可以像这样编写函数：

def f(a, L=None):
    if L is None:
        L = []
    L.append(a)
    return L

4.7.2. 关键字参数

函数也可以通过kwarg=value形式的关键字参数调用。例如，下面的函数：

def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom', type='Norwegian Blue'):
    print "-- This parrot wouldn't", action,
    print "if you put", voltage, "volts through it."
    print "-- Lovely plumage, the", type
    print "-- It's", state, "!"

接受一个必选参数（voltage）和三个可选参数（state,action和type）。可以用下列任意一种方式调用这个函数：

parrot(1000)                                          # 1 positional argument
parrot(voltage=1000)                                  # 1 keyword argument
parrot(voltage=1000000, action='VOOOOOM')             # 2 keyword arguments
parrot(action='VOOOOOM', voltage=1000000)             # 2 keyword arguments
parrot('a million', 'bereft of life', 'jump')         # 3 positional arguments
parrot('a thousand', state='pushing up the daisies')  # 1 positional, 1 keyword

但下面的所有调用将无效：

parrot()                     # required argument missing
parrot(voltage=5.0, 'dead')  # non-keyword argument after a keyword argument
parrot(110, voltage=220)     # duplicate value for the same argument
parrot(actor='John Cleese')  # unknown keyword argument

在函数调用中，关键字的参数必须跟随在位置参数的后面。传递的所有关键字参数必须与函数接受的某个参数相匹配（例如actor不是parrot函数的有效参数），它们的顺序并不重要。这也包括非可选参数（例如 parrot(voltage=1000) 也是有效的）。任何参数都不可以多次赋值。下面的示例由于这种限制将失败：

>>> def function(a):
...     pass
...
>>> function(0, a=0)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
TypeError: function() got multiple values for keyword argument 'a'

当最后一个形参以name形式出现时，它接收一个字典(见映射类型 — 字典)，该字典包含了所有未出现在形式参数列表中的关键字参数。它还可能与name形式的参数（在下一小节中所述）组合使用，name接收一个包含所有没有出现在形式参数列表中的位置参数元组。(*name必须出现在name之前。)例如，如果我们定义这样的函数：

def cheeseshop(kind, *arguments, **keywords):
    print "-- Do you have any", kind, "?"
    print "-- I'm sorry, we're all out of", kind
    for arg in arguments:
        print arg
    print "-" * 40
    keys = sorted(keywords.keys())
    for kw in keys:
        print kw, ":", keywords[kw]

它可以这样调用：

cheeseshop("Limburger", "It's very runny, sir.",
           "It's really very, VERY runny, sir.",
           shopkeeper='Michael Palin',
           client="John Cleese",
           sketch="Cheese Shop Sketch")

当然它会打印：

-- Do you have any Limburger ?
-- I'm sorry, we're all out of Limburger
It's very runny, sir.
It's really very, VERY runny, sir.
----------------------------------------
client : John Cleese
shopkeeper : Michael Palin
sketch : Cheese Shop Sketch

注意在打印关键字参数之前，通过对关键字字典 keys() 方法的结果进行排序，生成了关键字参数名的列表；如果不这样做，打印出来的参数的顺序是未定义的。

4.7.3.任意参数列表

最后，一个最不常用的场景是让函数可以被可变个数的参数调用。这些参数被放在一个元组（见元组和序列）中。在可变个数的参数之前，可以有零到多个普通的参数。

def write_multiple_items(file, separator, *args):
    file.write(separator.join(args))

4.7.4. 参数列表的分拆

当传递的参数已经是一个列表或元组时，情况与之前相反，你要分拆这些参数，因为函数调用要求独立的位置参数。例如，内置的range()函数期望单独的start和stop参数。如果它们不是独立的，函数调用时使用 *-操作符将参数从列表或元组中分拆开来：

>>> range(3, 6)             # normal call with separate arguments
[3, 4, 5]
>>> args = [3, 6]
>>> range(*args)            # call with arguments unpacked from a list
[3, 4, 5]

以同样的方式，可以用**-操作符让字典传递关键字参数：

>>> def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom'):
...     print "-- This parrot wouldn't", action,
...     print "if you put", voltage, "volts through it.",
...     print "E's", state, "!"
...
>>> d = {"voltage": "four million", "state": "bleedin' demised", "action": "VOOM"}
>>> parrot(**d)
-- This parrot wouldn't VOOM if you put four million volts through it. E's bleedin' demised !

4.7.5. lambda表达式

可以使用lambda关键字创建小的匿名函数。下面这个函数返回它的两个参数的和：lambdaa,b:a + b。Lambda 函数可以用于任何需要函数对象的地方。在语法上，它们被局限于只能有一个单独的表达式。在语义上，他们只是普通函数定义的语法糖。像嵌套的函数定义，lambda 函数可以从包含范围引用变量：

>>> def make_incrementor(n):
...     return lambda x: x + n
...
>>> f = make_incrementor(42)
>>> f(0)
42
>>> f(1)
43

上面的示例使用 lambda 表达式返回一个函数。另一个用途是将一个小函数作为参数传递：

>>> pairs = [(1, 'one'), (2, 'two'), (3, 'three'), (4, 'four')]
>>> pairs.sort(key=lambda pair: pair[1])
>>> pairs
[(4, 'four'), (1, 'one'), (3, 'three'), (2, 'two')]

4.7.6. 文档字符串

有关文档字符串的内容和格式的约定正不断涌现。

第一行永远应该是对象用途的简短、精确的总述。为了简单起见，不应该明确的陈述对象的名字或类型，因为这些信息可以从别的途径了解到（除非这个名字碰巧就是描述这个函数操作的动词）。这一行应该以大写字母开头，并以句号结尾。

如果在文档字符串中有更多的行，第二行应该是空白，在视觉上把摘要与剩余的描述分离开来。以下各行应该是一段或多段描述对象的调用约定、 其副作用等。

Python 解释器不会从多行的文档字符串中去除缩进，所以必要的时候处理文档字符串的工具应当自己清除缩进。这通过使用以下约定可以达到。第一行 之后 的第一个非空行字符串确定整个文档字符串的缩进的量。（我们不用第一行是因为它通常紧靠着字符串起始的引号，其缩进格式不明晰。）所有行起始的等于缩进量的空格都将被过滤掉。不应该发生缩进较少的行，但如果他们发生，应去除所有其前导空白。留白的长度应当等于扩展制表符的宽度（正常是 8 个空格）。

这里是一个多行文档字符串的示例：

>>> def my_function():
...     """Do nothing, but document it.
...
...     No, really, it doesn't do anything.
...     """
...     pass
...
>>> print my_function.__doc__
Do nothing, but document it.

    No, really, it doesn't do anything.

4.8. 插曲：编码风格

既然你将要编写更长更复杂的 Python 片段，这是谈一谈 编码风格 的好时机。大多数语言可以编写成（或者更准确地讲，格式化成）不同的风格；其中有一些会比其他风格更具可读性。让你的代码对别人更易读永远是个好想法，养成良好的编码风格对此有很大的帮助。

对于 Python 而言， PEP 8 已成为大多数项目遵循的风格指南；它给出了一个高度可读，视觉友好的编码风格。每个 Python 开发者应该阅读一下；这里是为你提取出来的最重要的要点：

• 使用 4 个空格的缩进，不要使用制表符。

4 个空格是小缩进（允许更深的嵌套）和大缩进（易于阅读）之间很好的折衷。制表符会引起混乱，最好弃用。

• 折行以确保其不会超过 79 个字符。

这有助于小显示器用户阅读，也可以让大显示器能并排显示几个代码文件。

• 使用空行分隔函数和类，以及函数内的大块代码。

• 如果可能，注释独占一行。

• 使用 docstrings。

• 运算符周围和逗号后面使用空格，但是括号里侧不加空格： a=f(1,2)+g(3,4)。

• 命名您的类和函数一致 ；惯例是使用驼峰命名法的类和使用lower_case_with_underscores 的函数和方法 。始终使用self作为方法的第一个参数的名称（关于类和方法的更多信息请参见初识类）。

• 如果希望你的代码在国际化环境中使用，不要使用奇特的编码。简单的 ASCII 在任何情况下永远工作得最好。

脚注

| [1] | 实际上，更好的描述是通过对象的引用调用，因为如果传递的是一个可变的对象，那么调用者可以看到被调用者对它所做的任何改变（插入到一个列表中元素）。 | |-----|-----|