在編程時(shí)，我們經(jīng)常要作條件判斷，并根據(jù)條件的結(jié)果選擇執(zhí)行不同的語(yǔ)句塊。在許多編程語(yǔ)言中，最常見(jiàn)的寫(xiě)法是三元運(yùn)算符，但是，Python 并不支持三元運(yùn)算符，無(wú)獨(dú)有偶，兩個(gè)最熱門(mén)的新興語(yǔ)言 Go 和 Rust 也不支持！

為什么 Python 不支持三元運(yùn)算符呢？本文將主要分析 Python 在設(shè)計(jì)條件選擇語(yǔ)法時(shí)的過(guò)程，科普為什么它會(huì)采用現(xiàn)今的與眾不同的實(shí)現(xiàn)方案，同時(shí)，我們也將考察為什么其它語(yǔ)言也要拋棄傳統(tǒng)的三元運(yùn)算符。

在開(kāi)篇之前，我再聲明一下：就像“Python為什么”系列的大部分文章一樣，本文關(guān)注的僅是一個(gè)很小的語(yǔ)法點(diǎn)，但它并不是“茴香豆有幾種寫(xiě)法”那種毫無(wú)意義的話(huà)題。因?yàn)?，?xì)微之處見(jiàn)真功夫，深入研究語(yǔ)言設(shè)計(jì)背后的原因、歷史和哲學(xué)，可以讓我們?cè)诰幊虝r(shí)有更加清晰和自由的思維。

什么是三元運(yùn)算符？

三元運(yùn)算符通常指的是“?:”，其語(yǔ)法形式為：condition ? expression1 : expression2，如果 condition 為真，則取 expression1，若不為真，則取 expression2。

語(yǔ)法簡(jiǎn)化形式“a ? b : c”，可以讀成“如果 a 條件成立，則為 b，否則為 c”。

三元運(yùn)算符是對(duì)普通一重 if-else 結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，常用于在一條語(yǔ)句中同時(shí)實(shí)現(xiàn)條件判斷和取值操作。

// 常規(guī) if-else 
if (a > b) {
    result = x;
} else {
    result = y;
}

// 簡(jiǎn)化后的寫(xiě)法
result = a > b ? x : y;

采用了這種語(yǔ)法設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言有很多，比如 C、C#、C++、Java、JavaScript、PHP、Perl、Ruby、Swift 等等。毫無(wú)爭(zhēng)議，它就是編程語(yǔ)言界的主流設(shè)計(jì)方案（至今仍是）。

這種語(yǔ)法非常簡(jiǎn)潔高效，代碼的可讀性也很強(qiáng)（如果你不是第一次接觸的話(huà)），深得很多人的喜歡。

但是，它并非毫無(wú)缺點(diǎn)。Python 是這種語(yǔ)法設(shè)計(jì)的最著名的挑戰(zhàn)者，接下來(lái)，我們將看看為什么 Python 要另辟蹊徑。

Python 社區(qū)的投票

Python 發(fā)布于 1991 年，但在接下來(lái)的 15 年里，除了 if-else 語(yǔ)法外，它并不支持三元運(yùn)算符和其它條件表達(dá)式。而且，在 2006 年引入條件表達(dá)式前，社區(qū)對(duì)此進(jìn)行了漫長(zhǎng)而曲折的爭(zhēng)論，可以說(shuō)這是一個(gè)設(shè)計(jì)得很艱難的語(yǔ)法了。

最初，由于時(shí)常有人請(qǐng)求添加 if-then-else（三元）表達(dá)式，因此在 2003 年 2 月，PEP 308 – Conditional Expressions 被提了出來(lái)，目的是讓社區(qū)選出一個(gè)讓多數(shù)人支持的方案。

PEP-308

很快，除了少部分人希望啥也不做外，社區(qū)里出現(xiàn)了好幾種方案：

（1）使用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)構(gòu)建的三元運(yùn)算符

即常規(guī)的三元運(yùn)算符，跟前文介紹的語(yǔ)法一樣：

<condition> ? <expression1> : <expression2>

這個(gè)方案的呼聲挺高，有開(kāi)發(fā)者甚至已提交了實(shí)現(xiàn)代碼。但是，Guido 給出了兩個(gè)反對(duì)的理由：冒號(hào)在 Python 中已經(jīng)有許多用途（即使它實(shí)際上不會(huì)產(chǎn)生歧義，因?yàn)閱?wèn)號(hào)需要匹配冒號(hào)）；對(duì)于不習(xí)慣 C 衍生語(yǔ)言的人來(lái)說(shuō)，理解起來(lái)很困難。

（2）使用現(xiàn)有和新的關(guān)鍵字構(gòu)建

引入新的“then”關(guān)鍵字，結(jié)合現(xiàn)有的“else”關(guān)鍵字：

<condition> then <expression1> else <expression2>

它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單明了、不需要括號(hào)、不改變現(xiàn)有關(guān)鍵字的語(yǔ)義，不大可能與語(yǔ)句混淆，而且不需要重載冒號(hào)。缺點(diǎn)是引入新關(guān)鍵字的實(shí)現(xiàn)成本較高。

（3）其它思路

跟上一種方案的思路相似，但沒(méi)有上述兩類(lèi)方案的支持度高。

(if <condition>: <expression1> else: <expression2>)
<condition> and <expression1> else <expression2>
<expression1> if <condition> else <expression2>
cond(<condition>, <expression1>, <expression2>)

值得一提的是(if <condition>: <expression1> else: <expression2>) ，它是常規(guī) if-else 語(yǔ)法的扁平化，容易理解，但缺點(diǎn)是需要使用圓括號(hào)，容易跟生成器表達(dá)式混淆，而且需要解釋器對(duì)冒號(hào)做特殊化處理。

另外值得一提的是<expression1> if <condition> else <expression2>，它是 PEP-308 最早版本的推薦方案，但是這種不將條件放在首位的風(fēng)格讓一些人感覺(jué)不舒服，而且，當(dāng)“expression1”很長(zhǎng)的時(shí)候，很容易就忽略掉它的條件。

當(dāng)時(shí)參與投票的全部設(shè)計(jì)方案：

總體上，開(kāi)發(fā)者們希望引入某種形式的 if-then-else 表達(dá)式，但投票后卻沒(méi)有哪種方案能取得絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。概括起來(lái)，分歧的問(wèn)題主要有：是否用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、是否復(fù)用關(guān)鍵字、是否復(fù)用圓括號(hào)、是否引入新關(guān)鍵字、是否引入新語(yǔ)法……

由于得票太分散，因此，這個(gè) PEP 在當(dāng)時(shí)被拒絕了。PEP 中寫(xiě)道：“Python 的一個(gè)設(shè)計(jì)原則是在不確定采取哪條路線(xiàn)時(shí)，則保持現(xiàn)狀。”

and-or 用于條件選擇的問(wèn)題

以上的投票事件發(fā)生在 2004 年 3 月，但是，在 PEP 被拒絕后，相關(guān)話(huà)題的討論并未平息，因?yàn)榇蠹铱傁胝乙环N簡(jiǎn)潔的方式來(lái)替換“if-else“。

時(shí)間到了 2005 年 9 月，郵件組中有人提議在  Py3.0 中變更"and"與"or"操作符的邏輯，提議將"and" 和 "or" 運(yùn)算符簡(jiǎn)化成始終返回布爾值，而不是返回最后一個(gè)被求值的參數(shù)。

之所以發(fā)起這個(gè)提議，原因是他使用了<condition> and <expression1> or <expression2>的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)條件判斷與選擇。但是這種寫(xiě)法在 Python 中的行為跟有些語(yǔ)言并不一樣，使用不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑?huà)，可能會(huì)釀成 Bug！

看看下面的兩個(gè)例子，你覺(jué)得它們會(huì)得到什么結(jié)果呢？

a = True and True or "Python貓"

b = True and False or "Python貓"

對(duì)于<condition> and <expression1> or <expression2> ，若 condition 為假，則會(huì)直接對(duì) expression2 求值并返回結(jié)果；若 condition 為真，則先對(duì) expression1 求值，若也為真，則不會(huì)繼續(xù)對(duì) expression2 求值，若 expression1 不為真，則對(duì) expression2 求值。

因此，上述例子得到的 a 是“True”，而 b 會(huì)得到“Python貓”。

本系列的《Python 為什么能支持任意的真值判斷？ 》介紹過(guò) Python 在真值判斷的特殊之處，運(yùn)用到以上結(jié)構(gòu)中，將出現(xiàn)更不易察覺(jué)的問(wèn)題。比如，該郵件的作者就是遇到了“expression1”為復(fù)數(shù)“0+4i”，這個(gè)數(shù)的真值判斷為 False，因此導(dǎo)致最后返回的不是預(yù)期的“expression1”，而是“expression2”！

在沒(méi)有更好的方案前，“and-or”是比較常見(jiàn)的條件選擇寫(xiě)法，PEP-308 也提及了它，也指出了當(dāng)“expression1”為假的情況，還認(rèn)為這種方案是丑陋和令人費(fèi)解的。

這封郵件再次引發(fā)了社區(qū)對(duì)條件選擇語(yǔ)法的討論，大佬們紛紛登場(chǎng)。

以我現(xiàn)在的視角分析，其實(shí)就是開(kāi)發(fā)者們不滿(mǎn)足于“if-else”的現(xiàn)狀，但是當(dāng)時(shí)流行的“and-or”寫(xiě)法并不夠好，因此，大家期望 Python 設(shè)計(jì)出新的規(guī)范性語(yǔ)法，來(lái)解決這個(gè)痛點(diǎn)。

與眾不同的條件表達(dá)式

在經(jīng)過(guò) 10 天的郵件討論后，Guido van Rossum 最終決定添加一個(gè)條件表達(dá)式，語(yǔ)法形式為X if C else Y 。因此，PEP-308 被重開(kāi)和更新，并很快就在次年的 2.5 版本中實(shí)現(xiàn)了。

前文已提到過(guò)這個(gè)讓一些人感覺(jué)不舒服的方案了，因?yàn)樗鼪](méi)有將條件判斷邏輯放在最前面。

那么，為什么最后的勝者會(huì)是它呢？這是不是最優(yōu)的設(shè)計(jì)呢？

不可否認(rèn)，起到?jīng)Q定性作用的原因是 Guido。由于社區(qū)在一年半前投票時(shí)沒(méi)有形成多數(shù)意見(jiàn)，因此他行使 BDFL （終身仁慈獨(dú)裁者）的決策權(quán)力，裁定出一個(gè)他認(rèn)為是最佳的方案。

X if C else Y 非常易于理解，可讀性高。它延續(xù)了“明確優(yōu)于隱式”的風(fēng)格，使用了直觀(guān)口語(yǔ)化的“if-else”，而不是引入可能引起混淆的標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，就像 Python 選擇“and”和“or”兩個(gè)單詞，而不是“&&”和“||”兩個(gè)符號(hào)，它們有著異曲同工之妙。

雖然調(diào)整后的語(yǔ)法順序讓人不太習(xí)慣，但其實(shí)這樣的實(shí)現(xiàn)卻大有好處。首先，它只需復(fù)用“if-else”兩個(gè)關(guān)鍵字，而不需要引入“then”、“when”和其它語(yǔ)法要素，也不像(if <condition>: <expression1> else: <expression2>) 那樣的繁瑣。

其次，為了驗(yàn)證X if C else Y 的有效性，Guido 排查了標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中所有“and-or”組合的寫(xiě)法，發(fā)現(xiàn)那些C and X or Y 寫(xiě)法都可以被X if C else Y 替換掉。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的情況，證明了這新的語(yǔ)法是可行的。

最后，在 PEP-308 提及的原因外，我還想補(bǔ)充一點(diǎn)。據(jù)觀(guān)察，我發(fā)現(xiàn)很多時(shí)候我們有一個(gè)已初始化的變量，然后需要在出現(xiàn)某個(gè)條件時(shí)，更新變量的值。在這種情況下，“else”部分可以被省略，非常便捷。

my_str = ""
# 中間存在其它代碼邏輯
# 當(dāng) condition 為真時(shí)，變量會(huì)被重新賦值
my_str = "Python貓" if condition

回顧這段歷史，我們可以梳理出一條線(xiàn)索：Python 沒(méi)有設(shè)計(jì)三元運(yùn)算符“?:”，主要是因?yàn)樗环?Python 明確直觀(guān)的設(shè)計(jì)風(fēng)格。最后采用X if C else Y 這種設(shè)計(jì)，主要的意圖其實(shí)是消除“and-or”寫(xiě)法的隱患，這種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明易讀，而且還有<expression> if <condition> 簡(jiǎn)化寫(xiě)法的妙用。

總體而言，Python 設(shè)計(jì)者非?？粗乜勺x性與可維護(hù)性，不采用三元運(yùn)算符而創(chuàng)造條件表達(dá)式語(yǔ)法，這是一個(gè)經(jīng)過(guò)了開(kāi)放討論、謹(jǐn)慎評(píng)估與權(quán)衡取舍的結(jié)果。

Go、Rust 為什么不支持三元運(yùn)算符？

考察完 Python 的設(shè)計(jì)原因后，我們?cè)賮?lái)考察“反派陣營(yíng)”中兩門(mén)最熱門(mén)的語(yǔ)言。

首先是 Go 語(yǔ)言，官網(wǎng)的 FAQ 專(zhuān)門(mén)列出了一個(gè)問(wèn)題：“Why does Go not have the ?: operator?”。

Go 語(yǔ)言不支持“?:”運(yùn)算符，而是推薦使用原生的“if-else”寫(xiě)法。文檔的解釋很簡(jiǎn)短，只有一段話(huà)：

Go 語(yǔ)言沒(méi)有 ?: 運(yùn)算符，因?yàn)檎Z(yǔ)言的設(shè)計(jì)者們經(jīng)?？吹剿挥脕?lái)創(chuàng)建難以理解的復(fù)雜表達(dá)式。雖然 if-else 形式比較長(zhǎng)，但是它無(wú)疑更清晰易懂。一個(gè)語(yǔ)言只需要一個(gè)條件控制流結(jié)構(gòu)。

接著是 Rust 語(yǔ)言，它的官方文檔中似乎沒(méi)有任何關(guān)于不支持三元運(yùn)算符的解釋。但在查閱資料后，我發(fā)現(xiàn)它也有一段特殊的故事，非常有意思：在 2011 年 6 月時(shí)，Rust 曾經(jīng)引入過(guò)三元運(yùn)算符（#565），然而半年后，設(shè)計(jì)者意識(shí)到這個(gè)特性是多余的，因此又把它移除了（#1698、#4632）!

為什么三元運(yùn)算符在 Rust 是多余的呢？因?yàn)樗?if 語(yǔ)法并不像其它語(yǔ)言是“語(yǔ)句（statement）”，而是一個(gè)“表達(dá)式（expression）”，這意味著你可以直接將 if 表達(dá)式賦值給變量：

// 若條件為真，得到 5，否則 6
let number = if condition { 5 } else { 6 };

這種語(yǔ)法形式足夠簡(jiǎn)單明了，不就是將大家都熟悉的“if-else”直接用于賦值么，太方便了，替換成三元運(yùn)算符的話(huà)，確實(shí)有點(diǎn)畫(huà)蛇添足之感。

另外，Rust 使用花括號(hào)劃分代碼塊，因此上例的花括號(hào)內(nèi)可以包含多條表達(dá)式，也支持換行，例如這個(gè)例子：

let x = 42;
let result = if x > 50 {
    println!("x is greater than 50");
    x * 2 // 這是一個(gè)表達(dá)式，將返回的值賦給 result
} else {
    println!("x is less than or equal to 50");
    x / 2 // 也是一個(gè)表達(dá)式，將返回的值賦給 result
};

這種用法，Python 是不可能做到的。最關(guān)鍵的區(qū)別在于，Rust 的 if 是表達(dá)式而不是語(yǔ)句。

這兩個(gè)概念的區(qū)別是：

• 表達(dá)式（expression）通常指的是由變量、常量、運(yùn)算符等組成的一個(gè)可求值的代碼片段，它的求值結(jié)果可以用到其它表達(dá)式或語(yǔ)句中。
• 語(yǔ)句（statement）通常指的是完成某個(gè)任務(wù)的單個(gè)指令或一組指令，例如賦值語(yǔ)句、條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句等，它沒(méi)有返回值（或者為空），不能用于賦值操作。

除了 Rust 外，還有一些編程語(yǔ)言中的 if 是表達(dá)式而不是語(yǔ)句，例如 Kotlin、Scala、F#、Swift，它們?cè)诶碚撋弦膊恍枰褂萌\(yùn)算符。（題外話(huà)：Swift 是個(gè)例外，它也有三元運(yùn)算符。Kotlin 有“?:”運(yùn)算符，注意兩個(gè)符號(hào)是連在一起的，val result = a ?: b 表示：如果 a 不為 null，則賦值給 result ；否則將 b 賦給 result）

由于有這種語(yǔ)言設(shè)計(jì)層面的區(qū)別，因此在面對(duì)“是否要支持三元運(yùn)算符”這個(gè)問(wèn)題時(shí)，Rust 和 Python/Go 的思考角度有著天然不同的起點(diǎn)。知道了這種區(qū)別后，我們對(duì)編程語(yǔ)言會(huì)有更明晰地認(rèn)知。

回到本文的問(wèn)題：為什么有些編程語(yǔ)言不采用主流的三元運(yùn)算符語(yǔ)法呢？

不可否認(rèn)，“?:”確實(shí)是一種簡(jiǎn)潔好用的設(shè)計(jì)，然而，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的負(fù)面影響是過(guò)于抽象，可讀性并不及“if-else”那樣強(qiáng)。另外，不同語(yǔ)言的設(shè)計(jì)風(fēng)格與使用習(xí)慣，也會(huì)導(dǎo)致不同的選擇。

Python 在經(jīng)過(guò)一番波折后，最后設(shè)計(jì)出了與眾不同的條件表達(dá)式。Go 語(yǔ)言明確表示不支持三元運(yùn)算符。Rust 先設(shè)計(jì)后舍去，主要的原因在于 if 表達(dá)式的語(yǔ)言基礎(chǔ)。

考察完這三個(gè)熱門(mén)語(yǔ)言后，我相信你已收獲了一個(gè)滿(mǎn)意的答案。如果是這樣，請(qǐng)點(diǎn)贊支持一下本文吧！

最后，本文出自“Python為什么”系列，全部文章已歸檔在 Github 上，歡迎 star 和提 issue。

??https://github.com/chinesehuazhou/python-whydo??

作者 l 豌豆花下貓  

來(lái)源 l Python貓（ID：python_cat）

作者簡(jiǎn)介 ▽

豌豆花下貓，生于廣東畢業(yè)于武大，現(xiàn)為蘇漂程序員，有一些極客思維，也有一些人文情懷，有一些溫度，還有一些態(tài)度。