Python不設計do-while?循環結構的理由有哪些

這篇文章主要介紹了Python不設計do-while 循環結構的理由有哪些，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

在某些編程語言中，例如 C/C++、C#、PHP、Java、JavaScript 等等，do-while 是一種基本的循環結構。

它的核心語義是：先執行一遍循環體代碼，然后執行一遍條件語句，若條件語句判斷為真，則繼續執行循環體代碼，并再次執行條件語句；直到條件語句判斷為假，則跳出循環結構。

流程圖如下（Java 示例）：

// 打印小于 20 的數字
public class Test {
   public static void main(String[] args){
      int x = 10;
      do {
         System.out.print("value of x : " + x );
         x++;
         System.out.print("\n");
      } while(x < 20);
   }
}

Python 并不支持 do-while 結構，“do”并不是一個有效的關鍵字。

那么，為什么 Python 不提供這種語法結構呢，這種現狀的背后有何種設計考量因素呢？

在回答這個問題之前，讓我們再仔細思考一下 do-while 語法可以解決什么問題，看看使用這種結構能帶來什么好處？

最顯而易見的好處是：do-while 語法保證了會先執行一遍循環體代碼。

它的使用場景也許不多，但是，跟普通的 while 循環或者 for 循環語法的“條件前置”思想不同，它體現的是一種“條件后置”的編程邏輯，也是一種控制循環的常見方式。

它們的關系似乎有點像 C/C++ 這些語言中的i++與++i操作的區別，在某些特殊場合中，也許會更為高效。

除了這一特點，這種結構最大的應用場景其實是在 C/C++ 中特殊的do {...} while (0) 用法。這在很多開源項目的源碼中都能找到蹤跡，例如 Linux、Redis 以及 CPython 解釋器，等等。

這里面的數字 0 表示布爾值 False，意味著循環只會執行一遍，然后就跳出。

這樣的寫法是不是很詭異？所謂“循環”，一般就意味著程序體會被反復執行多次，但是，do {...} while (0) 卻偏偏只需要它執行一遍，這初看起來是有點多余啊。

這種寫法主要用在宏函數的定義中，可以解決宏代碼塊的編譯問題，使代碼按照我們的意圖而合理分塊。

另外，do {...} while (0) 結合 break 使用，還可以實現很優雅的跳轉控制效果。

在下面的示例中，步驟 1、4 和 5 要求必須執行，而步驟 2 取決于步驟 1 的執行結果，步驟 3 則取決于步驟 2 的執行結果。

do {
  // 執行步驟 1 
  if (條件1失敗) {
    break;
  }
  // 執行步驟 2 
  if (條件2失敗) {
    break;
  }
  // 執行步驟 3 
  if (條件3失敗) {
    break;
  }
} while(0);
// 執行步驟 4
// 執行步驟 5

在這種場景中，我們確實只需要按照順序執行一遍。do-while 結構很清晰，避免造成多層條件嵌套或者設置諸多額外標記的局面。

最后還有一點，在匯編層面，do-while 比 while 更接近匯編語言的邏輯，可以節省使用指令，在過去的低內存時代，算得上是一種優化寫法。

分析完 do-while 的好處后，讓我們回到主題：Python 為什么不需要設計 do-while 循環語法呢？

首先，Python 離底層應用編程太遠了，就不用考慮匯編指令的優化了，同時，它也不涉及宏的使用。

至于“條件前置”和“條件后置”的區別，其實并沒有太大影響，而且，由于 Python 使用簡潔優雅的縮進加冒號語法來劃分代碼塊，導致直譯過來的 do-while 語法看起來會很怪異（注意，直譯的 while 的條件后沒有其它內容）：

do:
    pass
while False

想要引入新的語法特性，必然要遵守既定的風格習慣。其它語言的 do-while 結構直譯成 Python 的話，肯定不合適。

事實上，在 2003 年時，有一個 PEP 提議給 Python 加上 do-while 語法支持：

PEP-315 Enhanced While Loop

該 PEP 提議增加一個可選的 do 子句，支持將 while 循環擴展成這樣子：

do:
    <setup code>
while <condition>:
    <loop body>

這不是簡單地從其它語言翻譯成 Python，它的 while 語句后保留了 Python 的縮進用法，并不會造成直譯形式的突兀結果。

加上 while 循環本身已支持的可選的 else 子句，因此，while 完整的語法結構是這樣的：

while_stmt : ["do" ":" suite]
            "while" expression ":" suite
            ["else" ":" suite]

（PS.在本系列的下一篇文章，我們將解釋為什么 Python 要支持 while-else 語法）

也就是說，在保持原 while 循環語法不變的情況下，PEP-315 提議支持在 while 前面使用一個可選的 do 子句。

do 子句只會執行一遍，當它里面出現 break 時，則跳出整個 do-while 循環；當 do 子句中出現 continue 時，則跳出 do 子句，進到 while 的條件判斷中。

有了 do 子句后，很容易就能實現 do {...} while (0) 的跳轉控制效果。

但是，這個 PEP 遭到了一些核心開發者的反對。

反對的理由是，不需要引入新的關鍵字和語法，僅使用現有語法就能很好地實現同樣的功能：

while True:
    <setup code>
    if not <condition>:
        break
    <loop body>

Python 之父 Guido van Rossum 也持反對意見，他的原話是：

Please reject the PEP. More variations along these lines won't make the
language more elegant or easier to learn. They'd just save a few hasty
folks some typing while making others who have to read/maintain their code wonder what it means.

簡單翻譯一下，這種 do-while 語法并不會使 Python 更優雅好用，反而會產生閱讀/維護代碼的理解負擔。

就個人的感覺而言，我也不贊成引入 PEP-315 那種可選的 do-while 語法，雖然它比固定形式的 do-while 結構更為靈活和優雅一點。

最后稍微總結一下，do-while 作為一種常見的循環結構，在其它語言中有所發揮，它甚至還發展出了 do {...} while (0) 的典型用法，但是，do-while 能夠解決的幾個問題要么在 Python 中并不存在（宏定義、匯編指令），要么就是已經有更為合適而低成本的實現（跳轉控制）。

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“Python不設計do-while 循環結構的理由有哪些”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關注億速云行業資訊頻道，更多相關知識等著你來學習!