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什么是 assert 斷言

Assert statements are a convenient way to insert debugging assertions into a program

斷言聲明是用于程序調試的一個便捷方式。斷言可以看做是一個 debug 工具，Python 的實現也符合這個設計哲學，在 Python 中 assert 語句的執(zhí)行是依賴于__debug__這個內置變量的，其默認值為True。當__debug__為True時，assert 語句才會被執(zhí)行。

對于一般的聲明，assert expression 等價于

if __debug__:
 if not expression: raise AssertionError

assert 可以同時聲明兩個 expression，例如 assert expression1, expression2 等價于

if __debug__:
 if not expression1: raise AssertionError(expression2)

如果執(zhí)行腳本文件時加上-O參數， __debug__則為False

舉一個例子，假設我們有一個腳本 testAssert.py，內容為：

print(__debug__)
assert 1 > 2

當使用python assert.py運行時，__debug__會輸出 True，assert 1 > 2 語句會拋出 AssertionError 異常。

當使用python -O assert.py運行時，__debug__會輸出 False，assert 1 > 2 語句由于沒有執(zhí)行不會報任何異常。

斷言和異常的使用場景

先說結論：

檢查先驗條件使用斷言，檢查后驗條件使用異常

舉個例子來說明一下，在開發(fā)中我們經常會遇到讀取本地文件的場景。我們定義一個 read_file 方法。

def read_file(path):
 assert isinstance(file_path, str)
 ...

read_file 函數要求在開始執(zhí)行的時候滿足一定條件：file_path 必須是 str 類型，這個條件就是先驗條件，如果不滿足，就不能調用這個函數，如果真的出現了不滿足條件的情況，證明代碼中出現了 bug，這時候我們就可以使用 assert 語句來對 file_path 的類型進行推斷，提醒程序員修改代碼，也可以使用 if...raise...語句來實現 assert，但是要繁瑣很多。在很多優(yōu)秀的 Python 項目中都會看到使用 assert 進行先驗判斷的情況，平時可以多多留意。

read_file 函數在被調用執(zhí)行后，依然需要滿足一定條件，比如 file_path 所指定的文件需要是存在的，并且當前用戶有權限讀取該文件，這些條件稱為后驗條件，對于后驗條件的檢查，我們需要使用異常來處理。

def read_file(file_path):
 assert isinstance(file_path, str)
 if not check_exist(file_path):
  raise FileNotFoundError()
 if not has_privilege(file_path):
  raise PermissionError()

文件不存在和沒有權限，這兩種情況并不屬于代碼 bug，是代碼邏輯的一部分，上層代碼捕獲異常后可能會執(zhí)行其他邏輯，因此我們不能接受這部分代碼在生產環(huán)境中被忽略，這屬于后驗條件。并且，相比于 assert 語句只能拋出 AssertionError，使用異常可以拋出更詳細的錯誤，方便上層代碼針對不同錯誤執(zhí)行不同的邏輯。

使用斷言的幾個原則

使用斷言捕捉不應該發(fā)生的非法情況。不要混淆非法情況與錯誤情況之間的區(qū)別，后者是必然存在的并且是一定要作出處理的。
使用斷言對函數的參數進行確認。
在編寫函數時，要進行反復的考查，并且自問：“我打算做哪些假定？”一旦確定了的假定，就要使用斷言對假定進行檢查。
一般教科書都鼓勵程序員們進行防錯性的程序設計，但要記住這種編程風格會隱瞞錯誤。當進行防錯性編程時，如果“不可能發(fā)生”的事情的確發(fā)生了，則要使用斷言進行報警。

斷言也可以用于代碼測試，用作一個做事毛手毛腳的開發(fā)人員的單元測試，只要能你接受當使用-O標志時這個測試什么都不做。我有時也會在代碼中用"assert Fasle"來對還沒有實現的分支作標記，當然我希望他們失敗。如果稍微更細節(jié)一些，或許觸發(fā)NotImplementedError是更好的選擇

另一個斷言用得好的地方就是檢查程序中的不變量。一個不變量是一些你能相信為真的條件，除非一個缺陷導致它變成假。如果有一個缺陷，越早發(fā)現越好，因此我們需要對其進行測試，但我們不想因為這些測試而影響代碼執(zhí)行速度。因此采用斷言，它能在開發(fā)時生效而在產品中失效。

斷言也是一個很好的檢查點注釋。為了替代如下注釋：

#當我們執(zhí)行到這里，我們知道n>2 
 
#你可以確保在運行時用以下斷言：
 
assert n > 2

建議不使用斷言的情況：

不要用于測試用戶提供的數據，或者那些需要在所有情況下需要改變檢查的地方
不要用于檢查你認為在通常使用中可能失敗的地方。斷言用于非常特別的失敗條件。你的用戶絕不看到一個AssertionError，如果看到了，那就是個必須修復的缺陷。
特別地不要因為斷言只是比一個明確的測試加一個觸發(fā)異常矮小而使用它。斷言不是懶惰的代碼編寫者的捷徑。
不要將斷言用于公共函數庫輸入參數的檢查，因為你不能控制調用者，并且不能保證它不破壞函數的合約。
不要將斷言用于你期望修改的任何錯誤。換句話，你沒有任何理由在產品代碼捕獲一個AssertionError異常。
不要太多使用斷言，它們使代碼變得晦澀難懂。