編程語言之問：什麼時候該借用，什麼時候該創造？

編程語言之問：什麼時候該借用，什麼時候該創造？

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原文地址：https://mp.weixin.qq.com/s/OypPwnJ2vX2vJtZRkVa-Ug

6 月 22 日，Python 之父 Guido 發了一條推特，說了 Python 的一則歷史故事，他說 elif 是從 C 語言中偷過來的：

elif 是「else if」的簡寫，用於條件判斷。當只有兩個分支時，咱們會寫成「if...else...」，當出現更多分支時，咱們會寫成以下格式：

if 判斷條件1：
    作事情1
elif 判斷條件2：
    作事情2
else：
    作其它事

簡寫而成的 elif 不只是減小了幾個字符，並且因爲單一而清晰的用途，它還不會給咱們帶來理解或使用上的困惑。

可是，簡寫法並非主流，完整寫法纔是主流，C 語言中就是採用完整的寫法：

if(判斷條件1)
{
   作事情1
}
else if(判斷條件2)
{
   作事情2
}
else 
{
   作其它事
}

沒錯，C 語言使用的是全拼寫法，可是在它的預處理/預編譯語句中，還有一個 elif 指令，Guido 所說的「偷」，就是從這來的：

#if 常量表達式1
// 編譯1
#elif 常量表達式2
// 編譯2
#else
// 編譯3
#endif

Python 沒有預編譯，因此所謂的偷，跟預編譯沒有關係，只是在對比兩種寫法後，借用了更簡潔的寫法而已。

爲何 C 語言不把兩種寫法統一塊兒來呢？這我不得而知了，而 Guido 在兩種寫法中，選擇了後一種非主流卻更好用的寫法。我想對他說，你「偷」得好啊！

實際上，留言區裏的人也有同感，紛紛表示：不介意、很 okay、很是喜歡，還有人說「不是偷，而是收穫（harvested）」、「不是偷，而是把它提高了一些高度」……

前不久，我寫了一篇《聊聊 print 的前世此生》，print 這個詞就是從 C 語言中借用來的。除此以外，若是有人仔細比較這兩種語言的關鍵字和習慣命名，確定會發現很多相同的內容。

編程語言間有一些共享的元素，這很常見，創造一門語言並不意味着要原創每個詞句，畢竟大部分思想是共通的，做爲基礎設施的詞語更是如此。

那麼，我忽然好奇了：創造一門編程語言時，何時該借用，何時該創造呢？

這個問題看起來可能沒啥意義，由於終其一輩子，咱們多數人也不大可能會參與創造一門編程語言。

但我以爲它仍是極有意義的，首先，提問精神值得確定，其次，它還提供了一種溯源、甄別、遴選、創造的體系性視角，我認爲這是求知的正確思惟方式。

帶着這個疑惑，我特別想要考察的是 Python 的 for 循環。

若是你有其它語言基礎，就知道 「for 循環」一般指的是這樣的三段式結構：

for ( init; condition; increment ){
   statement(s);
}

// java
for(int x = 10; x < 20; x = x+1) {
    System.out.print("value of x : " + x );
    System.out.print("\n");
}

這種 C 風格的寫法是很初級的東西，很多語言都借用了。可是，它的寫法實在繁瑣，爲了更方便地遍歷集合中的元素，人們在 for 循環以外又引入了升級版的 foreach 循環：

// java
int[] a = {1,2,3};
for(int i : a){
    System.out.print(i + ",");
}

// C#
int[] a = {1,2,3};
foreach(int i in a){
    System.Console.WriteLine(i);
}

Python 中也有 for 循環，可是，它借用有度，在設計上早早就有本身獨到的考慮，它直接摒棄了三段式的 for 循環，而是採用相似 foreach 的一種寫法：

for iterating_var in sequence:
   statements(s)

# 例子
for i in range(3):
    print(i)

for i in "hello":
    print(i)

從表面上看，Python 的 for 循環跟其它語言的 foreach 很類似，但實際上，它的工做原理卻很不相同。

爲何會有不一樣呢？主要是由於 Python 的 for 語句用於可迭代對象上，而不只僅是用於集合或者普通的容器（雖然它們也是可迭代對象），而可迭代對象還可再細分出迭代器與生成器，這會形成最終結果的極大差別。

先看看兩個例子：

# 例1，普通可迭代對象
x = [1, 2, 3]
for i in x:
    print(i)
for i in x:
    print(i)

# 例2，迭代器或生成器
y = iter([1, 2, 3])
# y = (i for i in [1,2,3])
for i in y:
    print(i)
for i in y:
    print(i)

例 1 中，「1 2 3」會被打印兩次，而在例 2 中，則只會打印一次。

普通可迭代對象只有 __iter__() 魔術方法，而不像迭代器同樣擁有 __next__() 魔術方法，這意味着它沒法實現 自遍歷 過程，同時在通過 for 循環的 它遍歷 後，也不會破壞原有的結構。（這兩個是我創造的概念，詳見《Python進階：迭代器與迭代器切片》）。

可是，迭代器是一種匱乏的設計，具備單向損耗的特性，遍歷一次後就會被破壞掉，不能重複利用。（關於迭代器的設計問題，這篇文章值得一看《當談論迭代器時，我談些什麼？》）。

這代表了，Python 中 for 循環的使用場景很廣闊，並且它還可能帶來非純結果，即重複執行一樣的代碼塊，會出現不一樣的結果。

這是否是跟別的語言很不一樣了呢？相同的關鍵字，類似的循環思想與寫法，可是，帶來的影響卻有差異。

關於 Python 的 for 循環，還有一個很獨特的設計，即 for-else 結構：

x = [1, 2, 3]
for i in x:
    print(i, end = " ")
else:
    print("ok")

# 輸出：1 2 3 ok

本文開頭提到了 if-else 結構，只有在不知足 if 條件時，纔會執行到 else 部分，也就是說，若是 if 語句爲真，那執行完它的語句塊後，就會跳過 else 部分。

這是一種非此即彼的並行關係 ，直白地說是「若是...就...；不然就...」 。

可是，對於 for-else 結構，for 語句並非在作真值判斷，它的程序體必然會執行（除非可迭代對象爲空），執行後還會繼續執行 else 部分。

因此，它是一種先此後彼的串行關係 ，翻譯出來則是「對於...就...；而後...」。

這種結構確定不是從 C 語言中借用來的，至因而否爲 Python 所首創，我不肯定（大機率是，姑且認爲是吧），若是有知情的同窗，煩請告知。

那麼，爲何 Python 要加上這種設計呢，它有什麼實際的用途麼？

x = [1,2,3]
for i in x:
    if i % 2 == 0:
        print(i)   # match
        break
else:
    print("mismatch")

上例的 for 部分增長了一個判斷以及 break，這個 break 不只會跳出 for 循環自己，還會跳過 else 部分。

上例的做用是查找偶數，若是找到則打印出來，若是 for 循環遍歷完都找不到，則進入到 else 分支，打印「mismatch」的結果。

因此，其實 else 是 for 循環有沒有正常遍歷結束的標記，若是在循環後沒有達到某種目標而跳出（break、return 或者 raise），就能夠在 else 中作必要的補充（記錄日誌、拋出異常等等）。

這種設計並不算一個好的設計，由於 else 會帶來誤解（if-else 那種非此即彼的關係），並且它的最大用途須要結合 break 等跳出循環的操做，可是這層信息卻非顯而易見的。

在覈心開發者的郵件列表裏，就有很多爭論點，2009 年的這封郵件梳理了你們的討論（https://mail.python.org/pipermail/python-ideas/2009-October/006155.html）。

其中，有開發者提議：

• 移除這個寫法
• 若是用了卻沒寫 break，就生成告警提示
• 替換 else 關鍵字（如 then、finally、else no break）
• 增長其它的功能

這封郵件一一列舉了這些觀點的提出緣由及改進想法，而後又一一地反駁了它們，最後的結論是保持 for-else 寫法不變，也就是你們如今看到的實現方式。它的完整語義是：

execute the for-loop (or while-loop)
if you reach a `break`, jump to the end of the `for...else` block
else execute the `else` suite

也就是說，else 對標的是「是否執行 break」，若是沒有 break，則進入else。

可是，我並不承認這種作法，由於 break 是隱含條件，在直觀上咱們只看到了 for-else，很容易產生 if-else 那樣的聯想。所以，我反而贊同把 else 改成 then，以消除誤會。

這封郵件的反駁意見是，改爲 then 會引入新的關鍵字，所以很差。

我認爲這個說法有些牽強（從使用者的角度），還記得本文開頭的內容麼，elif 就是新引入的關鍵字啊，看看它如今是多受歡迎。

elif 屬於那種初看不知何意，但知道後確定會記住的詞，並且也不大可能拼寫錯誤。爲了這點簡潔易拼寫的好處，它就被引入成新的關鍵字了。

for-else 中的 else 屬於那種初看覺得知道含義的詞，但實際卻表達着不一樣意思（準確地說是，因爲不知道隱含條件，而形成的誤解），爲了清晰語義的好處，我認爲能夠引入新的關鍵詞 then 來替代 else。

不過，我轉念一想，如今討論這個已經沒有意義了，畢竟時間已通過去了，那都是 10 年前的討論了。

若是在 Python 創造之初，或者在 Python 3 大版本改動之初，這個討論就被提出，那極可能 for-else 會被設計成 for-then ，then 會像引入 elif 關鍵詞同樣被引入。

若是是那樣，說不定 Guido 某天心血來潮提及這則歷史小故事，留言區又會出現一大片的贊同之聲呢。

聊到這裏，意猶未盡，但主題彷佛有點跑偏，咱們來稍微總結幾個要點吧：

• Python 從 C 中借用了 elif，受到讚許
• Python 沒有借用 C 傳統的三段式 for 循環
• Python 採用相似 foreach 的表達，但應用範圍更廣
• Python 的 for 循環因爲迭代器的設計緣由，會形成一些陷阱
• Python 創造了 for-else 結構，它的隱含語義是 for-(if break)-else，曾有討論是否要創造新的關鍵詞替換 for-else，可是被否決了

本文談到的內容很微小，好像沒有什麼實際的幫助，不知道 elif 來源、不知道 for 循環的細節、不知道 for-else 的用途與爭論，這些通通都不會形成語言使用上的障礙。

但我仍是那個觀點：

> 閱讀 Python 的歷史，從中你能夠看到設計者們對功能細節的打磨過程，最終你就明白了，Python 是如何一步一步地發展成今天的樣子。

這在我看來挺有趣的，更加增進了我對於 Python 的瞭解，之後在編程到某些用法的時候，腦海裏滿滿都是故事，它頓時也會變得立體生動起來。

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