Python进阶语法：断言

见贤思齐

1. 什么是断言？断言，简而言之，就是检查代码中的某个条件是否为真。如果条件为真，程序继续执行；如果条件为假，程序会引发一个AssertionError异常。在Python中，我们可以使用assert关键字来进行断言。2. 断言的语法和用法2.1 断言的语法格式assert表达式，"错误信息"其中，表达式是你想要检查的条件，而"错误信息"是当条件为假时你想要显示的错误信息。这个错误信息是可选的，但通常很有用，因为它可以帮助你理解为什么断言失败了。类比if语句，如下所示：ifnot表达式: raiseAssertionError在assert表达式之后，可以增加一个参数[,arguments]，等价的if语句如下所示：ifnot表达式: raiseAssertionError(arguments)2.2断言的用法2.2.1 基本用法assert5>3#这会成功，因为5确实大于3'运行运行#带有错误信息的用法assert3>5,"3怎么可能大于5呢？"#这会引发一个AssertionError，并显示错误信息“3怎么可能大于5呢？”2.2.2有效用法如：在游戏里面设置一个未满18岁禁止访问的功能。defoverage18(age):assertage>=18,"对不起未满18岁，无法进行游戏"print("享受欢乐游戏时光")if__name__=='__main__'verage18(15)但是这个案例并不是一个完美的案例，因为断言是为了告知开发人员，你写的程序发生异常了。断言主要为调试辅助而生，为的是程序自检，并不是为了处理错误，程序BUG还是要依赖try…except解决。由于断言是给开发人员看的，所以下述案例的断言是有效的。defsomething(): """该函数执行了很多操作""" my_list=[]#声明了一个空列表 #dosomething returnmy_listdeffunc(): """调用something函数，基于结果实现某些逻辑""" ret=something() assertlen(ret)==18,"列表元素数量不对" #完成某些操作'运行运行使用断言要注意：不要用断言验证用户的输入，这是因为python通过命令行运行时，如果增加-O标识，断言就被全局禁止了，你的所有验证就都丢失了。3. 断言的常用函数assertEqual(a,b,msg=msg)：判断两个值是否相等；assertNotEqual(a,b,msg=msg)：上一函数的反义；self.assertTrue(a,msg=none)：判断变量是否为True；assertFalse(a,msg=none)：同上反义；assertIsNone(obj=‘’)：判断obj是否为空；assertIsNotNone(obj=‘’)：同上反义；4. 断言的常见错误与陷阱4.1 忘记写条件如果你忘记了写条件，Python会引发一个SyntaxError。例如：assert,"没有条件"。4.2 错误的处理方式尽管你可以使用assert来检查任何条件，但并不适用于所有情况。对于可能会引发错误的操作，最好使用try/except结构来处理异常。例如：try:x=1/0#这将引发一个ZeroDivisionError异常exceptZeroDivisionError:print("除数不能为0！")#处理异常并打印错误信息'运行运行4.3 断言在生产环境中的使用在生产环境中，你可能不希望由于断言失败而中断程序。为了解决这个问题，你可以使用-O（大写的字母O）命令行选项来关闭断言检查。例如：python-Oyour_script.py。但是，请注意，这可能会导致你的程序在某些情况下表现出意外的行为。4.4 陷阱：断言与条件语句：尽管断言和条件语句看起来很像，但它们的目的不同。条件语句用于控制程序流程，而断言用于验证代码中的某些假设是否成立。因此，不要混淆它们。例如：使用if语句和assert语句的比较。#使用if语句检查年龄是否合法（这里假设年龄合法范围是18-60）ifage60:print("年龄不在合法范围内！")#如果年龄不在合法范围内，输出错误信息并结束程序运行#使用assert语句进行同样的检查assert180,"半径必须大于0！"#计算圆的面积并返回结果（这里假设π取3.14）return3.14*radius*radius'运行运行5.2 边界条件检查对于一些算法或数据结构，你可能知道它们应该在特定的条件下工作得最好。使用断言可以帮助你确保这些条件被满足。边界条件检查是编程中一个重要的环节，用于确保程序在处理数据时不会超出预期的范围。assert语句是Python中用于进行边界条件检查的一种方式。当assert后面的条件为False时，程序会引发一个AssertionError异常。defsquare(n):assertn>=0,"输入必须为非负数"returnn**2'运行运行在上述示例中，函数square接受一个参数n，并返回其平方。在函数内部，使用assert语句来检查输入参数n是否为非负数。如果n小于0，则assert后面的条件为False，程序将引发一个带有错误信息的AssertionError异常。通过这种方式，我们可以确保在计算平方之前输入参数满足一定的条件，从而避免因输入不合法而导致程序出错。5.3 调试和测试assert语句是一种方便的调试和测试工具，用于在代码中插入检查点并验证程序的特定条件是否满足预期。它可以帮助程序员发现和修复错误，提高代码的健壮性和可靠性。defcalculate_average(numbers):total=sum(numbers)average=total/len(numbers)assertlen(numbers)>0,"列表不能为空"assertaverage>=0,"平均值不能为负数"returnaverage'运行运行 在上述示例中，函数calculate_average计算给定数字列表的平均值。在计算平均值之前，使用两个assert语句进行条件检查。第一个assert检查列表是否为空，如果为空则引发一个带有错误信息的AssertionError异常。第二个assert检查计算出的平均值是否大于等于0，如果小于0则同样引发异常。通过在代码中插入assert语句，可以确保在计算平均值之前列表不为空且平均值符合预期。如果这些条件不满足，程序将引发异常并输出错误信息，从而帮助程序员快速定位和修复问题。5.4 程序完整性检查使用assert进行程序完整性检查是一种常见的做法，它可以帮助确保程序的某些关键条件在执行过程中始终为真。如果这些条件不满足，assert语句将引发一个异常，从而提醒程序员存在潜在的问题。以下是一个使用assert进行程序完整性检查的示例：defvalidate_data(data):assertisinstance(data,dict),"输入必须是一个字典"assert'name'indata,"字典中必须包含'name'键"assert'age'indata,"字典中必须包含'age'键"returndata'运行运行在上述示例中，函数validate_data接受一个参数data，并使用assert语句进行完整性检查。首先，它检查data是否为一个字典，如果不是则引发异常。然后，它检查字典中是否包含必要的键，如'name'和'age'。如果缺少这些键，同样会引发异常。通过使用assert语句进行完整性检查，可以确保输入数据满足程序的要求。如果输入数据不满足条件，程序将通过异常提醒程序员，这有助于及早发现潜在的错误。5.5 防止未来的更改破坏代码有时候，一些代码的设计决策是基于某些假设的。使用断言可以帮助你确保这些假设在未来不会被破坏。例如：在设计一个API时选择了一个特定的参数顺序，你可以使用断言来确保未来的更改不会破坏这个顺序。例如：API参数顺序检查。defprocess_data(param1,param2):#检查param1是否为空，如果为空则抛出错误信息并结束程序运行assertparam1isnotNone,"param1不能为空！"#检查param2是否为空，如果为空则抛出错误信息并结束程序运行assertparam2isnotNone,"param2不能为空！"#在这里进行数据处理操作...'运行运行5.6 简化复杂的条件语句有时候，你可能需要在一个复杂的条件语句中使用多个断言来检查多个条件。这可以使代码更易读，并帮助你更好地理解这些条件之间的关系。例如：条件语句简化。#如果a和b都大于0，则继续执行后面的代码ifassert(a>0)andassert(b>0):#dosomething...5.7 确保代码的正确执行顺序例如在编写一个多线程程序时，需要确保线程的执行顺序是正确的。可以使用断言来验证线程的执行顺序。classMyThread(threading.Thread):def__init__(self):threading.Thread.__init__(self)self.start_time=Nonedefrun(self):self.start_time=time.time()#执行一些操作...assertself.start_timeisnotNone,"线程启动时间未设置！"assertself.start_timeisnotNone,"线程启动时间未设置！"：这行代码使用Python的断言语句来检查start_time是否被正确设置（即不为None）。如果start_time是None，则抛出一个带有错误消息的异常。这个断言用于确保线程已经成功启动并设置了启动时间。这段代码定义了一个自定义线程类，该类继承自Python的内置线程类，并在其运行开始时自动设置一个时间戳。这是通过重写run方法并设置一个断言来实现的，以确保线程在执行任何其他操作之前已经成功启动。在上面的例子中，如果在run方法中尝试访问start_time属性，而该属性尚未被设置，断言将会失败，并引发一个AssertionError异常。这有助于确保线程的执行顺序是正确的。