全网最适合入门的面向对象编程教程:29 异常捕获-断言与防御性编程和help函数的使用

全网最适合入门的面向对象编程教程:29 类和对象的 Python 实现-断言与防御性编程和 help 函数的使用

摘要:

在 Python 中,断言是一种常用的调试工具,它允许程序员编写一条检查某个条件。本文主要介绍了断言的应用场景和特点以及 assert 语句的使用,同时介绍了防御性编程和 help()函数。

原文链接:

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文档和代码获取:

可访问如下链接进行对文档下载:

https://github.com/leezisheng/Doc

本文档主要介绍如何使用 Python 进行面向对象编程,需要读者对 Python 语法和单片机开发具有基本了解。相比其他讲解 Python 面向对象编程的博客或书籍而言,本文档更加详细、侧重于嵌入式上位机应用,以上位机和下位机的常见串口数据收发、数据处理、动态图绘制等为应用实例,同时使用 Sourcetrail 代码软件对代码进行可视化阅读便于读者理解。

相关示例代码获取链接如下:https://github.com/leezisheng/Python-OOP-Demo

正文

断言(assert)

在 Python 编程中,断言(assert)作为一种强大的调试工具,被广泛应用于代码的调试和开发过程中。通过在代码中插入断言语句,我们可以对代码的正确性进行严格的检查。当断言的条件为假时,程序会引发 AssertionError 异常并停止执行。而当断言的条件为真时,程序会如常继续执行,仿佛断言语句从未存在过。因此,合理使用断言,对于确保代码的质量和稳定性具有重要意义。

assert  表达式 , 描述

以下面代码为例,可以看到“1==2”的结果为 False,抛出了 AssertionError。

与异常不同,断言是为了提醒开发人员,在程序中可能出现了无法恢复的错误。对于一些可以预见的错误,例如未找到相关文件,用户通常能够自行纠正或重试。然而,断言并非为这类问题而生。在无 bug 的程序中,断言条件将永远保持沉默。但如果违背了断言,程序就会崩溃并报告错误,向开发人员明确指出究竟是哪个“不可能”的情况出现了。这使得追踪和修复程序中的 bug 变得更为轻松。在 Python 中,断言语句是一种用于调试的辅助功能,它并非处理运行时错误的机制。使用断言的目的在于帮助开发人员更快地找到可能导致 bug 的根本原因。除非程序中确实存在 bug,否则断言绝不会抛出错误。

防御性编程与 unittest 单元测试库

断言一般用在防御型的编程、运行时检查程序逻辑、检查约定、程序常量、检查文档时,在从来不会运行失败的代码不必要加上断言。在单元测试框架中,我们常常使用断言。所谓单元测试,就是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证,通常是一个函数或一个方法。单元测试有助于我们在早期发现错误,提高代码的可靠性和可维护性。在 Python 中,内置了 unittest 单元测试库,可以用来编写测试代码。unittest 中常用的几个常用断言的使用方法如下:

名称 作用
assertEqual 如两个值相等,则 pass
assertNotEqual 如两个值不相等,则 pass
assertTrue 判断 bool 值为 True,则 pass
assertFalse 判断 bool 值为 False,则 Pass
assertIsNone 不存在,则 pass
assertIsNotNone 存在,则 pass

关于 unittest 单元测试库中断言的使用我们将会在之后讲到,这里仅作简单了解即可。

在使用断言时,需要特别注意的点是在命令行中使用-o 和-oo 标志,或者修改 CPython 中的 PYTHONOPTIMIZE 环境变量,可以全局性地禁用断言。此时,所有的断言语句都将失效,程序将直接跳过而不处理断言,因此不会执行任何条件表达式。

在 Python 的实际开发过程中,我们经常会遇到性能问题。所谓性能问题,就是 Python 程序运行得相对较慢。遇到性能问题时,我们有两种方法可以进行优化:一是修改源代码,优化逻辑,提升性能;二是打开 Python 解释器的优化功能。

Python 解释器提供了两种优化级别:

  • level1 优化:通过将内置的__debug__全局变量设置为 false,并删除 assert 语句,达到优化效果。
  • level2 优化:除了 level1 的优化措施外,还会删除函数的文档说明(即函数后面的''''注释)。

使用-O 参数可以达到 level1 优化效果(大写字母 O),而使用-OO 参数则可以达到 level2 优化效果(两个都是大写字母 O)。这些优化方法对于提升 Python 程序的运行速度非常有帮助。

python -o main.py

help()函数

在 Python 中,有许多内置函数和模块,其中一些可能不太起眼,但却非常实用。其中之一就是 help()函数。help()函数用于获取有关 Python 对象、模块、函数或方法的帮助信息。它可以更好地理解 Python 的功能和如何正确使用它们。

help()函数的基本用法非常简单,只需在交互式 Python 解释器中输入对象、模块、函数或方法的名称,并将其作为参数传递给 help()函数。

help语法:help([object])

这里,我们看看 assert 函数的 help 输出:

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