Python高能小技巧：用海象操作符減少重復代碼
a = b是一條普通的賦值語句，讀作a equals b，而a := b則是賦值表達式，讀作a walrus b。這個符號為什么叫walrus呢?因為把:=順時針旋轉90°之后，冒號就是海象的一雙眼睛，等號就是它的一對獠牙。
這種表達式很有用，可以在普通的賦值語句無法應用的場合實現賦值，例如可以用在條件表達式的if語句里面。賦值表達式的值，就是賦給海象操作符左側那個標識符的值。
舉個例子。如果有一筐新鮮水果要給果汁店做食材，那我們就可以這樣定義其中的內容：
- fresh_fruit = {
- 'apple': 10,
- 'banana': 8,
- 'lemon': 5,
- }
顧客點檸檬汁之前，我們先得確認現在還有沒有檸檬可以榨汁。所以，要先查出檸檬的數量，然后用if語句判斷它是不是非零的值。
- 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()
這段代碼看上去雖然簡單，但還是顯得有點兒松散，因為count變量雖然定義在整個if/else結構之上，然而只有if語句才會用到它，else塊根本就不需要使用這個變量。所以，這種寫法讓人誤以為count是個重要的變量，if和else都要用到它，但實際上并非如此。
我們在Python里面經常要先獲取某個值，然后判斷它是否非零，如果是就執行某段代碼。對于這種用法，我們以前總是要通過各種技巧，來避免count這樣的變量重復出現在代碼之中，這些技巧有時會讓代碼變得比較難懂。Python引入賦值表達式正是為了解決這樣的問題。下面改用海象操作符來寫：
- if count := fresh_fruit.get('lemon', 0):
- make_lemonade(count)
- else:
- out_of_stock()
新代碼雖然只省了一行，但讀起來卻清晰很多，因為這種寫法明確體現出count變量只與if塊有關。這個賦值表達式先把:=右邊的值賦給左邊的count變量，然后對自身求值，也就是把變量的值當成整個表達式的值。
由于表達式緊跟著if，程序會根據它的值是否非零來決定該不該執行if塊。這種先賦值再判斷的做法，正是海象操作符想要表達的意思。
檸檬汁效力強，所以只需要一顆檸檬就能做完這份訂單，這意味著程序只需判斷非零即可。如果客人點的是蘋果汁，那就至少得用四個蘋果才行。按照傳統的寫法，要先從fresh_fruit這個字典里面查出蘋果(apple)的數量(count)，然后在if語句里，根據這個數量構造條件表達式(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()
這段代碼與剛才那個檸檬汁的例子一樣，也過分突出了count變量的意義。下面改用海象操作符，把代碼寫得更清晰一些。
- if (count := fresh_fruit.get('apple', 0)) >= 4:
- make_cider(count)
- else:
- out_of_stock()
與剛才那個例子一樣，修改之后的代碼也比原來少了一行。但是這次，我們還要注意另外一個現象：賦值表達式本身是放在一對括號里面的。為什么要這樣做呢?因為我們要在if語句里面把這個表達式的結果跟4這個值相比較。
剛才檸檬汁的例子沒有加括號，因為那時只憑賦值表達式本身的值就能決定if/else的走向：只要表達式的值不是0，程序就進入if分支。但是這次不行，這次要把這個賦值表達式放在更大的表達式里面，所以必須用括號把它括起來。當然，在沒有必要加括號的情況下，還是盡量別加括號比較好。
還有一種類似的邏輯也會出現剛才說的重復代碼，這指的是：我們要根據情況給某個變量賦予不同的值，緊接著要用這個變量做參數來調用某個函數。
例如，若顧客要點香蕉冰沙，那我們首先得把香蕉切成好幾份，然后用其中的兩份來制作這道冰沙。如果不夠兩份，那就拋出香蕉不足(OutOfBananas)異常。下面用傳統的寫法實現這種邏輯：
- 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()
還有一種傳統的寫法也很常見，就是把if/else結構上方那條pieces = 0的賦值語句移動到else塊中。
- 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()
這種寫法看上去稍微有點兒怪，因為if與else這兩個分支都給pieces變量定義了初始值。根據Python的作用域規則，這種分別定義變量初始值的寫法是成立的。雖說成立，但這樣寫看起來比較別扭，所以很多人喜歡用第一種寫法，也就是在進入if/else結構之前，先把pieces的初始值給設置好。
改用海象操作符來實現，可以少寫一行代碼，而且能夠壓低count變量的地位，讓它只出現在if塊里，這樣我們就能更清楚地意識到pieces變量才是整段代碼的重點。
- pieces = 0
- if (count := fresh_fruit.get('banana', 0)) >= 2:
- pieces = slice_bananas(count)
- try:
- smoothies = make_smoothies(pieces)
- except OutOfBananas:
- out_of_stock()
對于在if與else分支里面分別定義pieces變量的寫法來說，海象操作符也能讓代碼變得清晰，因為這次不用再把count變量放到整個if/else塊的上方了。
- 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新手經常會遇到這樣一種困難，就是找不到好辦法來實現switch/case結構。最接近這種結構的做法是在if/else結構里面繼續嵌套if/else結構，或者使用if/elif/else結構。
例如，我們想按照一定的順序自動給客人制作飲品，這樣就不用點餐了。下面這段邏輯先判斷能不能做香蕉冰沙，如果不能，就做蘋果汁，還不行，就做檸檬汁：
- 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'
這種難看的寫法其實在Python代碼里特別常見。幸好現在有了海象操作符，讓我們能夠輕松地模擬出很接近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'
這個版本只比原來短五行，但是看起來卻清晰得多，因為嵌套深度與縮進層數都變少了。只要碰到剛才那種難看的結構，我們就應該考慮能不能改用海象操作符來寫。
Python新手還會遇到一個困難，就是缺少do/while循環結構。例如，我們要把新來的水果做成果汁并且裝到瓶子里面，直到水果用完為止。下面先用普通的while循環來實現：
- 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)
這種寫法必須把fresh_fruit = pick_fruit()寫兩次，第一次是在進入while循環之前，因為我們要給fresh_fruit設定初始值，第二次是在while循環體的末尾，因為我們得把下一輪需要處理的水果列表填充到fresh_fruit里面。
如果想復用這行代碼，可以考慮loop-and-a-half 模式。這個模式雖然能消除重復，但是會讓while循環看起來很笨，因為它成了無限循環，程序只能通過break語句跳出這個循環。
- 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，我們可以在每輪循環的開頭給fresh_fruit變量賦值，并根據變量的值來決定要不要繼續循環。這個寫法簡單易讀，所以應該成為首選方案。
- 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)
在其他一些場合，賦值表達式也能縮減重復代碼。總之，如果某個表達式或賦值操作多次出現在一組代碼里面，那就可以考慮用賦值表達式把這段代碼改得簡單一些。
要點
- 賦值表達式通過海象操作符(:=)給變量賦值，并且讓這個值成為這條表達式的結果，于是，我們可以利用這項特性來縮減代碼。
- 如果賦值表達式是大表達式里的一部分，就得用一對括號把它括起來。
- 雖說Python不支持switch/case與do/while結構，但可以利用賦值表達式清晰地模擬出這種邏輯。
