Python為什么不支持switch語句

本篇內(nèi)容主要講解“Python為什么不支持switch語句”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“Python為什么不支持switch語句”吧!

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1、switch 是什么?

switch 的語法格式如下：

switch(expression){     case value1:        // 語句        break; // 可選     case value2:        // 語句        break; // 可選     default: // 可選        // 語句 }

它的用法不難理解：switch 語句的值滿足哪一個(gè) case 情況，就會執(zhí)行對應(yīng)的代碼塊，執(zhí)行時(shí)遇到 break 就跳出，否則就繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè) case 分支;一般會在最后放一個(gè) default 分支，作為兜底。

大多數(shù)語言都提供了 switch 語句或者極其相似的東西，例如，在 C/C++/Java /Go 等靜態(tài)語言中，它們都支持 switch-case 結(jié)構(gòu);在 Ruby 中有類似的 case-when 結(jié)構(gòu)，在 Shell 語言中，有相似的 case-in 結(jié)構(gòu)，在 Perl 中，有 switch-case-else……

switch 語句的好處是支持“單條件多分支”的選擇結(jié)構(gòu)，相比 if-else 的二分選擇結(jié)構(gòu)，在某些時(shí)候會更為簡潔清晰。

但是，在 Python 中，我們看不到 switch-case 或者相近的語法結(jié)構(gòu)，這是為什么呢?

2、Python 為什么不支持 switch?

官方文檔中有一篇 FAQ 包含了這個(gè)問題：Why isn’t there a switch or case statement in Python?

FAQ 即 Frequently Asked Questions 的縮寫，表示常見問題，官方列了 27 個(gè)常見問題

該文檔給出了幾個(gè)建議，告訴了我們幾個(gè) switch/case 的替代方案：

使用 if-elif-else 條件判斷語句
使用字典，將 case 值與調(diào)用的函數(shù)映射起來
使用內(nèi)置 getattr() 檢索特定的對象調(diào)用方法

曾有人提出過一些提案(即 PEP-275 和 PEP-3103)，想給 Python 引入 switch 語法，然而，對于“是否以及如何進(jìn)行靶場測試”，大家沒有達(dá)成一致的共識。

靶場測試，即 range test，指的是對武器彈藥的技術(shù)性能作各種測試驗(yàn)證，與藥物的臨床試驗(yàn)一樣，都是在最終產(chǎn)品交付前的一項(xiàng)關(guān)鍵性測試。

官方文檔對于“為什么 Python 不引入 switch”的解釋，實(shí)際上來源于 Python 之父 Guido van Rossum 在 PEP-3103 中的意見：

A quick poll during my keynote presentation at PyCon 2007 shows this proposal has no popular support. I therefore reject it.

我在 PyCon 2007 的主題演講中做了一個(gè)快速的民意調(diào)查，結(jié)果表明這個(gè)提案沒有得到廣泛的支持。因此，我拒絕了它。

簡而言之，PEP 提案有了，語法實(shí)現(xiàn)也有了雛形，但是核心開發(fā)者們似乎沒有達(dá)成一致意見，最終導(dǎo)致提案流產(chǎn)了。

3、PEP-275 與 PEP-3103 說了什么?

PEP-3103 是在 2006 年提出的，PEP-275 則是在 2001 年提出的，它們的共同之處是提出了引入 switch 語句的某種必要性、分析了好幾種備選的實(shí)現(xiàn)方案，然而，結(jié)局是都被拒絕了。

那么，我們就先來回顧一下核心開發(fā)者們都做出了哪些討論，看一看如果 Python 要實(shí)現(xiàn) switch 結(jié)構(gòu)，會是怎么樣子的?(PS：PEP 里還涉及其它內(nèi)容，本文只摘取與 switch 直接相關(guān)的部分)

PEP-275 提出的語法結(jié)構(gòu)如下：

switch EXPR:     case CONSTANT:         SUITE     case CONSTANT:         SUITE     ...     else:         SUITE

其中 else 分支是可選的，如果沒有它，并且前面的分支都不滿足的話，就什么也不做。另外 case 值 constant 支持不同類型，因?yàn)?expr 表達(dá)式的類型是動態(tài)的。

PEP-275 還提出讓 switch 不支持掉落(fall-through)行為，即每個(gè) case 分支相互獨(dú)立而完整，不用像 C 語言那樣需要寫 break。

該 PEP 還列舉了一些其它的 issue：

重用現(xiàn)有關(guān)鍵字，不引入“switch”和“case”
使用新的關(guān)鍵字，避免與 C 的 switch 概念混淆
支持單分支多值選擇(例如：case 'a', 'b', 'c': …)
還有建議支持范圍取值判斷(例如：case 10..14: …)

除了首選方案，該 PEP 還記錄了幾種風(fēng)格各異的語法方案：

case EXPR:     of CONSTANT:         SUITE     of CONSTANT:         SUITE     else:         SUITE  case EXPR:     if CONSTANT:          SUITE     if CONSTANT:         SUITE     else:         SUITE  when EXPR:     in CONSTANT_TUPLE:         SUITE     in CONSTANT_TUPLE:         SUITE     ... else:      SUITE

PEP-275 記錄下了不少重要的思路和問題，為 PEP-3103 的出現(xiàn)做了很好的鋪墊。

那么，我們再來看看由 Guido 編寫的 PEP-3103 說了些什么吧。

它首先認(rèn)可了 PEP-275 中的兩個(gè)基礎(chǔ)設(shè)定，例如，實(shí)現(xiàn)“隱式的 break”，不讓 case 分支出現(xiàn) fall-through 這種轉(zhuǎn)移控制權(quán)的情況(其它語言似乎都要求顯式地寫 break);else 分支是可選的，復(fù)用 else 關(guān)鍵字，而不用引入“default”。

對于 PEP-275 提倡的那種風(fēng)格，Guido 比較認(rèn)可，但也認(rèn)為它的問題是縮進(jìn)層次太多，因此建議減少代碼分支縮進(jìn)的空格數(shù)，例如本來縮進(jìn) 4 空格，改為縮進(jìn) 2 空格。

PEP-3103 還列舉了另外三種實(shí)現(xiàn)方案，分析了它們的差異以及問題，具體內(nèi)容從略，這里只給大家看看它們的風(fēng)格：

# case 分支不縮進(jìn) switch EXPR: case EXPR:     SUITE case EXPR:     SUITE .... else:     SUITE  # switch 語句后不加冒號 switch EXPR case EXPR:     SUITE case EXPR:     SUITE .... else:     SUITE  # 省略 case 關(guān)鍵字 switch EXPR:     EXPR:         SUITE     EXPR:         SUITE     ...     else:         SUITE

在基礎(chǔ)語法之外，Guido 花了很多篇幅來討論擴(kuò)展語法(Extended Syntax)，即在一個(gè) case 分支中實(shí)現(xiàn)匹配多個(gè)值的復(fù)雜情況：

case EXPR, EXPR, ...:  # Guido 優(yōu)選的 case in EXPR_LIST:  case *EXPR:  case [*]EXPR, [*]EXPR, ...:  case *(EXPR, EXPR, ...):

他重點(diǎn)考慮到的問題包括：switch 中表達(dá)式的結(jié)果是元組或可迭代對象的情況、case 的值被看成元組解包的情況、在 case 分支作“*”星號操作……

接著，Guido 又用了非常非常多的篇幅來分析該如何實(shí)現(xiàn) switch，其中討論到的主要思路有：

使用等價(jià)的 if-elif 鏈來定義 switch 語句(可能會做些優(yōu)化)
同上，另外所有表達(dá)式都必須是可哈希的(hashable)
看作是預(yù)先計(jì)算的字典的分派(dispatch)

PEP 中這部分的內(nèi)容非常多，因?yàn)樵诿總€(gè)思路上，Guido 還考慮到了好幾種實(shí)現(xiàn)路徑，這導(dǎo)致了他在復(fù)雜分析后的結(jié)論是：It is too early to decide( 現(xiàn)在做決定為時(shí)尚早)。

閱讀完 PEP-3103 后，我總體的感覺是：Guido 的思路非常發(fā)散、層次豐富，但是，缺少了他在面對其它問題時(shí)那“快刀斬亂麻”式的洞察力。

也就是說，在諸多的可能性方案中，他力求面面俱到，最終無法說服自己做出一個(gè)獨(dú)裁的決定。阻力主要來自于他自己，而不是其他人。

不過，之所以會出現(xiàn)這種情況，也許跟他的預(yù)設(shè)立場有關(guān)：他似乎認(rèn)為“Python is fine without a switch statement”，因此盡管寫了很長的 PEP，但只是在把問題復(fù)雜化，把議題擱置起來。

最后，他在 PyCon 上做了一個(gè)小范圍調(diào)查，借此“名正言順”地拒絕了自己發(fā)起的 PEP，試圖堵住眾人的悠悠之口……

4、未來會有 switch 語句么?

歸結(jié)起來，之所以 Python 沒有 switch 語句，原因有：switch 的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)/功能點(diǎn)未經(jīng)敲定、沒有 switch 也挺好的、有其它不錯(cuò)的方法替代 switch、Guido 的小任性……

但是，我們還是要追問一句：未來會有 switch 語句么?或者類似的多分支選擇結(jié)構(gòu)?

為什么要有此一問呢?原因是有太多語言自帶 switch 語句，而且也有很多人嘗試編寫提供 switch 功能的庫(我記得在 PyCoder's Weekly 里曾見到過兩次)。

我(Python貓)本人自始至終并不喜歡 switch，幾乎可以肯定地說，Python 未來也不會有 switch，但是，它很可能會引入一個(gè)類似于 switch 且更為復(fù)雜的語法結(jié)構(gòu)!

2020 年 6 月，PEP-622 被提出了，它建議引入在 Scala、Erlang 和 Rust 等語言中的模式匹配語法(pattern matching)。

以一個(gè)求平均數(shù)的函數(shù)為例，模式匹配語法可以實(shí)現(xiàn)成這樣：

def average(*args):     match args:         case [x, y]:           # captures the two elements of a sequence             return (x + y) / 2         case [x]:              # captures the only element of a sequence             return x         case []:             return 0         case x:                # captures the entire sequence             return sum(x) / len(x)

到此，相信大家對“Python為什么不支持switch語句”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！

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