為什么 Python、Go 和 Rust 都不支持三元運算符？
在編程時，我們經常要作條件判斷，并根據條件的結果選擇執行不同的語句塊。在許多編程語言中，最常見的寫法是三元運算符，但是，Python 并不支持三元運算符，無獨有偶，兩個最熱門的新興語言 Go 和 Rust 也不支持！
為什么 Python 不支持三元運算符呢？本文將主要分析 Python 在設計條件選擇語法時的過程，科普為什么它會采用現今的與眾不同的實現方案，同時，我們也將考察為什么其它語言也要拋棄傳統的三元運算符。
在開篇之前，我再聲明一下：就像“Python為什么”系列的大部分文章一樣，本文關注的僅是一個很小的語法點，但它并不是“茴香豆有幾種寫法”那種毫無意義的話題。因為，細微之處見真功夫，深入研究語言設計背后的原因、歷史和哲學，可以讓我們在編程時有更加清晰和自由的思維。
什么是三元運算符？
三元運算符通常指的是“?:”，其語法形式為：condition ? expression1 : expression2，如果 condition 為真，則取 expression1，若不為真，則取 expression2。
語法簡化形式“a ? b : c”，可以讀成“如果 a 條件成立，則為 b，否則為 c”。
三元運算符是對普通一重 if-else 結構的簡化，常用于在一條語句中同時實現條件判斷和取值操作。
采用了這種語法設計的編程語言有很多，比如 C、C#、C++、Java、JavaScript、PHP、Perl、Ruby、Swift 等等。毫無爭議，它就是編程語言界的主流設計方案（至今仍是）。
這種語法非常簡潔高效，代碼的可讀性也很強（如果你不是第一次接觸的話），深得很多人的喜歡。
但是，它并非毫無缺點。Python 是這種語法設計的最著名的挑戰者，接下來，我們將看看為什么 Python 要另辟蹊徑。
Python 社區的投票
Python 發布于 1991 年，但在接下來的 15 年里，除了 if-else 語法外，它并不支持三元運算符和其它條件表達式。而且，在 2006 年引入條件表達式前，社區對此進行了漫長而曲折的爭論，可以說這是一個設計得很艱難的語法了。
最初，由于時常有人請求添加 if-then-else（三元）表達式，因此在 2003 年 2 月，PEP 308 – Conditional Expressions 被提了出來，目的是讓社區選出一個讓多數人支持的方案。
PEP-308
很快，除了少部分人希望啥也不做外，社區里出現了好幾種方案：
（1）使用標點符號構建的三元運算符
即常規的三元運算符，跟前文介紹的語法一樣：
這個方案的呼聲挺高，有開發者甚至已提交了實現代碼。但是，Guido 給出了兩個反對的理由：冒號在 Python 中已經有許多用途（即使它實際上不會產生歧義，因為問號需要匹配冒號）；對于不習慣 C 衍生語言的人來說，理解起來很困難。
（2）使用現有和新的關鍵字構建
引入新的“then”關鍵字，結合現有的“else”關鍵字：
它的優點是簡單明了、不需要括號、不改變現有關鍵字的語義，不大可能與語句混淆，而且不需要重載冒號。缺點是引入新關鍵字的實現成本較高。
（3）其它思路
跟上一種方案的思路相似，但沒有上述兩類方案的支持度高。
值得一提的是(if <condition>: <expression1> else: <expression2>) ，它是常規 if-else 語法的扁平化，容易理解，但缺點是需要使用圓括號，容易跟生成器表達式混淆，而且需要解釋器對冒號做特殊化處理。
另外值得一提的是<expression1> if <condition> else <expression2>，它是 PEP-308 最早版本的推薦方案，但是這種不將條件放在首位的風格讓一些人感覺不舒服，而且，當“expression1”很長的時候，很容易就忽略掉它的條件。
當時參與投票的全部設計方案：
總體上，開發者們希望引入某種形式的 if-then-else 表達式，但投票后卻沒有哪種方案能取得絕對的優勢。概括起來，分歧的問題主要有：是否用標點符號、是否復用關鍵字、是否復用圓括號、是否引入新關鍵字、是否引入新語法……
由于得票太分散，因此，這個 PEP 在當時被拒絕了。PEP 中寫道：“Python 的一個設計原則是在不確定采取哪條路線時，則保持現狀。”
and-or 用于條件選擇的問題
以上的投票事件發生在 2004 年 3 月，但是，在 PEP 被拒絕后，相關話題的討論并未平息，因為大家總想找一種簡潔的方式來替換“if-else“。
時間到了 2005 年 9 月，郵件組中有人提議在 Py3.0 中變更"and"與"or"操作符的邏輯，提議將"and" 和 "or" 運算符簡化成始終返回布爾值，而不是返回最后一個被求值的參數。
之所以發起這個提議，原因是他使用了<condition> and <expression1> or <expression2>的方式來實現條件判斷與選擇。但是這種寫法在 Python 中的行為跟有些語言并不一樣，使用不嚴謹的話，可能會釀成 Bug！
看看下面的兩個例子，你覺得它們會得到什么結果呢？
對于<condition> and <expression1> or <expression2> ，若 condition 為假，則會直接對 expression2 求值并返回結果；若 condition 為真，則先對 expression1 求值，若也為真，則不會繼續對 expression2 求值，若 expression1 不為真，則對 expression2 求值。
因此，上述例子得到的 a 是“True”，而 b 會得到“Python貓”。
本系列的《Python 為什么能支持任意的真值判斷？ 》介紹過 Python 在真值判斷的特殊之處，運用到以上結構中，將出現更不易察覺的問題。比如，該郵件的作者就是遇到了“expression1”為復數“0+4i”，這個數的真值判斷為 False，因此導致最后返回的不是預期的“expression1”，而是“expression2”！
在沒有更好的方案前，“and-or”是比較常見的條件選擇寫法，PEP-308 也提及了它，也指出了當“expression1”為假的情況，還認為這種方案是丑陋和令人費解的。
這封郵件再次引發了社區對條件選擇語法的討論，大佬們紛紛登場。
以我現在的視角分析，其實就是開發者們不滿足于“if-else”的現狀，但是當時流行的“and-or”寫法并不夠好，因此，大家期望 Python 設計出新的規范性語法，來解決這個痛點。
與眾不同的條件表達式
在經過 10 天的郵件討論后，Guido van Rossum 最終決定添加一個條件表達式，語法形式為X if C else Y 。因此，PEP-308 被重開和更新，并很快就在次年的 2.5 版本中實現了。
前文已提到過這個讓一些人感覺不舒服的方案了，因為它沒有將條件判斷邏輯放在最前面。
那么，為什么最后的勝者會是它呢？這是不是最優的設計呢？
不可否認，起到決定性作用的原因是 Guido。由于社區在一年半前投票時沒有形成多數意見，因此他行使 BDFL （終身仁慈獨裁者）的決策權力，裁定出一個他認為是最佳的方案。
X if C else Y 非常易于理解，可讀性高。它延續了“明確優于隱式”的風格，使用了直觀口語化的“if-else”，而不是引入可能引起混淆的標點符號，就像 Python 選擇“and”和“or”兩個單詞，而不是“&&”和“||”兩個符號，它們有著異曲同工之妙。
雖然調整后的語法順序讓人不太習慣，但其實這樣的實現卻大有好處。首先，它只需復用“if-else”兩個關鍵字，而不需要引入“then”、“when”和其它語法要素，也不像(if <condition>: <expression1> else: <expression2>) 那樣的繁瑣。
其次，為了驗證X if C else Y 的有效性，Guido 排查了標準庫中所有“and-or”組合的寫法，發現那些C and X or Y 寫法都可以被X if C else Y 替換掉。標準庫的情況，證明了這新的語法是可行的。
最后，在 PEP-308 提及的原因外，我還想補充一點。據觀察，我發現很多時候我們有一個已初始化的變量，然后需要在出現某個條件時，更新變量的值。在這種情況下，“else”部分可以被省略，非常便捷。
回顧這段歷史，我們可以梳理出一條線索：Python 沒有設計三元運算符“?:”，主要是因為它不符合 Python 明確直觀的設計風格。最后采用X if C else Y 這種設計，主要的意圖其實是消除“and-or”寫法的隱患，這種設計簡明易讀，而且還有<expression> if <condition> 簡化寫法的妙用。
總體而言，Python 設計者非常看重可讀性與可維護性，不采用三元運算符而創造條件表達式語法，這是一個經過了開放討論、謹慎評估與權衡取舍的結果。
Go、Rust 為什么不支持三元運算符？
考察完 Python 的設計原因后，我們再來考察“反派陣營”中兩門最熱門的語言。
首先是 Go 語言，官網的 FAQ 專門列出了一個問題：“Why does Go not have the ?: operator?”。
Go 語言不支持“?:”運算符，而是推薦使用原生的“if-else”寫法。文檔的解釋很簡短，只有一段話：
Go 語言沒有 ?: 運算符，因為語言的設計者們經常看到它被用來創建難以理解的復雜表達式。雖然 if-else 形式比較長，但是它無疑更清晰易懂。一個語言只需要一個條件控制流結構。
接著是 Rust 語言，它的官方文檔中似乎沒有任何關于不支持三元運算符的解釋。但在查閱資料后，我發現它也有一段特殊的故事，非常有意思：在 2011 年 6 月時，Rust 曾經引入過三元運算符（#565），然而半年后，設計者意識到這個特性是多余的，因此又把它移除了（#1698、#4632）!
為什么三元運算符在 Rust 是多余的呢？因為它的 if 語法并不像其它語言是“語句（statement）”，而是一個“表達式（expression）”，這意味著你可以直接將 if 表達式賦值給變量：
這種語法形式足夠簡單明了，不就是將大家都熟悉的“if-else”直接用于賦值么，太方便了，替換成三元運算符的話，確實有點畫蛇添足之感。
另外，Rust 使用花括號劃分代碼塊，因此上例的花括號內可以包含多條表達式，也支持換行，例如這個例子：
這種用法，Python 是不可能做到的。最關鍵的區別在于，Rust 的 if 是表達式而不是語句。
這兩個概念的區別是：
- 表達式（expression）通常指的是由變量、常量、運算符等組成的一個可求值的代碼片段，它的求值結果可以用到其它表達式或語句中。
- 語句（statement）通常指的是完成某個任務的單個指令或一組指令，例如賦值語句、條件語句、循環語句等，它沒有返回值（或者為空），不能用于賦值操作。
除了 Rust 外，還有一些編程語言中的 if 是表達式而不是語句，例如 Kotlin、Scala、F#、Swift，它們在理論上也不需要使用三元運算符。（題外話：Swift 是個例外，它也有三元運算符。Kotlin 有“?:”運算符，注意兩個符號是連在一起的，val result = a ?: b 表示：如果 a 不為 null，則賦值給 result ；否則將 b 賦給 result）
由于有這種語言設計層面的區別，因此在面對“是否要支持三元運算符”這個問題時，Rust 和 Python/Go 的思考角度有著天然不同的起點。知道了這種區別后，我們對編程語言會有更明晰地認知。
回到本文的問題：為什么有些編程語言不采用主流的三元運算符語法呢？
不可否認，“?:”確實是一種簡潔好用的設計，然而，標點符號的負面影響是過于抽象，可讀性并不及“if-else”那樣強。另外，不同語言的設計風格與使用習慣，也會導致不同的選擇。
Python 在經過一番波折后，最后設計出了與眾不同的條件表達式。Go 語言明確表示不支持三元運算符。Rust 先設計后舍去，主要的原因在于 if 表達式的語言基礎。
考察完這三個熱門語言后，我相信你已收獲了一個滿意的答案。如果是這樣，請點贊支持一下本文吧！
最后，本文出自“Python為什么”系列，全部文章已歸檔在 Github 上，歡迎 star 和提 issue。
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作者 l 豌豆花下貓
來源 l Python貓（ID：python_cat）
作者簡介 ▽
豌豆花下貓，生于廣東畢業于武大，現為蘇漂程序員，有一些極客思維，也有一些人文情懷，有一些溫度，還有一些態度。
