Python 中的 Null 模式未得到充分利用？

Question

我时不时地会遇到这样的代码：

foo = Foo()
...
if foo.bar is not None and foo.bar.baz == 42:
   shiny_happy(...)

在我看来，这似乎不太像Python。

在 Objective-C 中，你可以向 nil 发送消息并得到 nil 作为答案。我一直认为这非常方便。当然，可以在 Python 中实现 Null 模式，但是从 Google 给出的结果来看我，看来这不是很广泛使用。这是为什么呢？

或者甚至更好 - 让 None.whatever 返回 None 而不是引发异常是一个坏主意吗？

Answer 1

PEP 336 - Make None Callable 提出了类似的功能：

None 不应该是使用任何参数调用时的可调用对象
没有副作用并且返回 None。

被拒绝的原因很简单，“它被认为是一个在调用时 None 不会引发错误的功能”。

Answer 2

抱歉，该代码是 pythonic 的。我认为大多数人都会同意 Python 中“显式优于隐式”。与大多数语言相比，Python 是一种易于阅读的语言，人们不应该通过编写神秘的代码来打败它。把意思说得很清楚。

foo = Foo()
...
if foo.bar is not None and foo.bar.baz == 42:
    shiny_happy(...)

在此代码示例中，很明显 foo.bar 在此代码路径上有时为 None，并且我们仅在它不是 None 且 .baz == 42 时才运行shiny_happy()。任何人都非常清楚这里发生了什么以及为什么。对于空模式或 try ... except 此处发布的答案之一中的代码来说，情况并非如此。如果您的语言（例如 Objective-C 或 javascript）强制执行 null 模式，这是一回事，但在根本不使用它的语言中，它只会造成混乱和难以阅读的代码。使用 Python 编程时，请像 Python 专家那样做。

Answer 3

你就不能尝试一下吗？ Pythonic 方式说请求宽恕比请求许可更容易。

所以：

try:
    if foo.bar.baz == 42:
        shiny_happy(...)
except AttributeError:
    pass #or whatever

或者在不可能消除比预期更多的异常的情况下执行此操作：

try:
    baz = foo.bar.baz
except AttributeError:
    pass # handle error as desired
else:
    if baz == 42:
        shiny_happy(...)

Answer 4

这种便利性的代价是无法尽早检测到愚蠢的错误，尽可能接近有缺陷的代码行。

我认为这个特殊功能的便利性充其量只是偶尔出现，而愚蠢的错误总是会发生。

---

当然，类似 SQL 的 NULL 不利于测试，因为测试实际上依赖于命题的真假。考虑来自 unittest.py 的这段代码：

class TestCase:
    ...
    def failUnless(self, expr, msg=None):
        """Fail the test unless the expression is true."""
        if not expr: raise self.failureException, msg

现在假设我有一个执行此操作的测试：

conn = connect(addr)
self.failUnless(conn.isOpen())

假设 connect 错误地返回 null。如果我使用“空模式”，或者语言内置了它，并且 conn 为 null，则 conn.isOpen() 为 null，并且 < code>not conn.isOpen() 也为 null，因此断言通过，即使连接显然未打开。

我倾向于认为 NULL 是 SQL 最糟糕的功能之一。事实上，null 在其他语言中默默地传递任何类型的对象也好不了多少。 （托尼·霍尔（Tony Hoare）称空引用“我的十亿美元错误”。）我们需要更少的诸如此类，仅此而已。

Answer 5

正如其他人所说，PEP 336 描述了为什么会出现这种行为。

添加类似 Groovy 的“安全导航操作符”(< code>?.) 在某些情况下也许可以使事情变得更加优雅：

foo = Foo()

if foo.bar?.baz == 42:
    ...

Answer 6

我认为这不是一个好主意。原因如下。假设您

foo.getValue()

假设 getValue() 返回一个数字，如果未找到，则返回 None 。
现在假设 foo 不是偶然的，也不是错误。因此，即使存在错误，它也会返回 None 并继续。

换句话说，您无法再区分是否没有值（返回 None）或是否存在错误（foo was None开始）。您正在使用不受例程本身控制的事实来更改例程的返回契约，最终覆盖其语义。

Answer 7

这就是为什么我认为这不是一个好主意：

foo = Foo() // now foo is None

// if foo is None, I want to raise an exception because that is an error condition.
// The normal case is that I expect a foo back whose bar property may or may not be filled in.
// If it's not filled in, I want to set it myself.

if not foo.bar // Evaluates to true because None.bar is None under your paradigm, I think
  foo.bar = 42 // Now what?

你会如何处理这个案子？

Answer 8

虽然我完全同意这里的其他答案，即在请求成员时 None 引发异常是一件好事，但这是我有时使用的一个小模式：

getattr(foo.bar, 'baz', default_value)

Answer 9

我个人认为抛出异常是应该发生的。假设由于某种原因你正在用 Python 编写导弹软件。想象一下原子弹，假设有一个名为explode(timeToExplode)的方法，并且timeToExplode作为None传入。我想当你输掉战争的时候你会不高兴，因为你在测试中没有发现这一点。

Answer 10

foo = Foo()
...
if foo.bar is not None and foo.bar.baz == 42:
   shiny_happy(...)

可以使用 None 解析为 False 的事实来清理上面的内容：

if foo.bar and foo.bar.baz == 42:
    shiny_happy(...)
else:
    not_happy(...)

Answer 11

我不是一个Python程序员（刚刚开始学习这门语言），但这似乎是关于何时返回错误或抛出异常的永无休止的讨论，事实是（当然这只是一个意见）这取决于。

异常应该用于特殊情况，因此将对罕见情况的检查移到主代码块之外。当未找到值是常见情况时，不应使用它们（想象一下请求树的左子节点，在许多情况下——所有叶子——它将为空）。对于返回值集的函数，还有第三种情况，您可能只想返回一个有效的空集以简化代码。

我相信遵循上述建议，代码会更加清晰。当这种情况很少见时，您无需担心 null（将调用异常），因此较少使用的代码会移出主块。

当 null 是有效返回值时，处理它是在主控制流内，但这很好，因为它是常见情况，并且是主算法的一部分（不要遵循图中的 null 边）。

在第三种情况下，当从可能不返回值的函数请求值时，返回空集可以简化代码：您可以假设返回的容器存在并处理所有找到的元素，而无需在代码中添加额外的检查。

再说一次，这只是一个观点，但作为我的观点，我倾向于遵循它:)

Answer 12

免责声明：这可能不是一个好主意，因为它不太可读，但我只是将其添加到此处以保持完整性。

利用 and 的工作原理

如果您想将任意函数 transform 应用于可为 null 的变量 var:Optional[T]，这里有一个表达式。 ，如果变量不是 None，则返回该计算的结果，否则返回 None（本着 Java 的 Optional 的精神）：

var and transform(var)

这适用于任何函数，而不仅仅是布尔上下文中的函数（例如 if 子句的条件）。原因是， and 运算符定义如下（来自文档）：

表达式x和y首先计算x；如果 x 为 false，则返回其值；否则，将计算 y 并返回结果值。

因此，如果 var 为 None，则 var 和 transform(var) 将计算为 None（不计算 >transform(var)，因为 Python 中的布尔运算符是短路的），如果不是，它将计算出 transform(var) 的结果并返回。

不像正确的 null 模式那么简洁，但仍然比

transform(var) if var is not None else None

示例

import datetime


def null_pattern_demo(x: datetime.datetime):
    return x and x.timestamp()

>>> null_pattern_demo(None)
>>> null_pattern_demo(datetime.datetime(2020, 6, 29))
1593381600.0

---

链接

更简洁在 Python 3.8+ 中，借助赋值表达式，您甚至可以链接此模式，即您可以组成一系列函数并返回 None 如果任何计算返回 None，否则返回最终结果：

var and (r := f(var)) and (r := g(r)) and (r := h(r))

一旦任何中间步骤（或 >var 本身）返回 None。作为副作用，最终结果也将存储在 r 中。

示例

def f(x, y):
    return 2*x if x == y else None


def g(x, y):
    return x + y if y != 42 else None


def h(x):
    return x**2

如果我们尝试一次性应用 f、g 和 h 组合，如果其中一个中间步骤返回 无：

>>> h(g(f(2, 2), 42))
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 2, in h
TypeError: unsupported operand type(s) for ** or pow(): 'NoneType' and 'int'

但是，我们可以使用上面的技巧：

>>> (x := None) and (x := f(x, 3)) and (x := g(x, 1)) and (x := h(x))
>>> (x := 2) and (x := f(x, 3)) and (x := g(x, 1)) and (x := h(x))
>>> (x := 2) and (x := f(x, 2)) and (x := g(x, 42)) and (x := h(x))
>>> (x := 2) and (x := f(x, 2)) and (x := g(x, 1)) and (x := h(x))
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