Python缩进语法及书写风格

　　最近开始学习Python语言，首先引起我注意的是它比较独特的语法。

　　一是在行首缩进（Indentation）的使用上，Python与其他大多数语言不同：在大多数语言中，缩进仅是为了提升代码的可读性，增删缩进并不影响程序的最终运行结果；而在Python语言中，缩进有着重要的语法意义，对缩进运用不当，会引发语法或逻辑错误。在我所知道的编程语言中，仅ABC和Haskell采用了与Python相似的缩进语法（Python之父Guido van Rossum曾在ABC语言项目组中工作过）。

　　二是在书写风格上，许多编程语言采用自由格式（Free-format），并通常以分号作为语句间的分隔符号，使得同一条语句可以跨越多行，多条语句也可以写在同一行。而在大量的Python示例程序中，通常是一条语句只占一行，一行只写一条语句。

　　以下边两段C++代码为例，第2-14行的程序，与第16-21行的程序是等价的（虽然后者风格极差）。

/*C++*/
#include <iostream>
using namespace std;
int main(){
    int i,j;
    for(i=1;i<=9;i++){
        for(j=1;j<=i;j++){
            cout<<j<<'*'<<i<<'='<<i*j;
            cout<<'\t';
        }
        cout<<endl;
    }
    return 0;
}

#include <iostream>
using namespace std;  int main(){int i,j;
    for(i=1;i<=9;i++){for(j=1;j<=i;j++){
  cout<<j<<'*'<<i<<'='
      <<i*j;
cout<<'\t';}cout<<endl;}return 0;}

但是下边这段Python代码，缩进并不能随意增删。例如：若将第3行删除一个缩进，系统会报"IndentationError: expected an indented block"；若将第5行增加一个缩进，则程序无语法错误，但运行结果将发生变化。

for i in range(1,10):
    for j in range(1,i+1):
        print j,'*',i,'=',i*j,
        print '\t',
    print

　　之所以在Python源代码中不能像C++等其他语言那样随意增删缩进，是因为：在其他编程语言中，通常有特定的关键字或符号来专门负责标识语句块（Blocks）的开始和结束（如ALGOL系语言的 begin...end ，SAS语言的 do...end ，C类语言的 {...} ，LISP系语言的 (...) 等等），缩进则专门用来增加代码的可读性或层次感，两者各司其职；而Python只用":"来标识块的开始，却没有用来标识块结束的关键字或符号，要依赖“块中内容增缩进，块结束时删缩进”，缩进自己同时肩负了明确标识和方便阅读两项职责。

　 

再就是由于每行只能有行首一个缩进，而不同行之间可能拥有各自不同的缩进级别，自然不宜轻易拆分或合并。但是简洁的高目标是有代价的，至少在我练习写代码的过程中，碰到了比其他语言更多的困惑，主要有以下几点：

1. 在缩进中混合使用tab与空格，常常会引起报错，怎样才能不出错？
2. 不同位置同一级别的缩进，似乎可以开始于不同的列，但是一搞不好就会引起报错，到底是怎样的规则？
3. 多条语句其实可以写在同一行之上，之间需要以分号分隔，但是复合语句却不能写在同一行，为什么？
4. Python行结束语句即结束，如果语句太长，写在一行不易读，如何拆分成多行？

对以上几点问题，我们可以简单规避：

1. 在缩进中仅使用tab，或仅使用空格，绝不同时使用。
2. 仅在相同位置开始书写不同缩进级别的代码，如第1级顶格，第2级空4个空格或1个tab，第3级空8个空格或2个tab…
3. 不管什么语句，永远不使用分号在同一行并列，一行只写一句。
4. 不管多长，一句只写在一行，易读与否不考虑。

作为一名有理想，有抱负，特别是有钻研精神的程序员，我无法满足于以上鸵鸟式回答。经过多方查资料，认为比较靠谱的，一是德国哥们儿在其网站上对相关内容做的FAQ（http://www.secnetix.de/olli/Python/block_indentation.hawk），二是语言参考手册与英文版维基百科。经过学习与验证，已能回答前述4个困惑，顺便还了解了许多一般教程上没有的内容，现将相关内容整理总结如下：

A Python program is read by a parser. Input to the parser is a stream of tokens, generated by the lexical analyzer. This chapter describes how the lexical analyzer breaks a file into tokens.

的

• 行结构与行连接

　　（主要参考https://docs.python.org/2/reference/lexical_analysis.html#line-structure）

　　首先，Python会将源代码文本组织为逻辑行（Logical Lines），逻辑行尾会被Python加上NEWLINE标记。我们知道，文本文件采用回车（Ｍac）、换行（Unix/Linux），或回车换行（DOS/Windows）作为行结束的标志，在Python中，这样形成的行叫作物理行（Physical Lines）。一般情况下，一个物理行即是一个逻辑行，但是通过显式或隐式的行连接规则，我们可以在Python源代码中，将多个物理行连接到一起而创建一个逻辑行。

　　所谓显式行连接，是指可通过在物理行的结尾，采用反斜杠"\"来连接多个物理行形成逻辑行，如：

if 1900 < year < 2100 and 1 <= month <= 12 \
   and 1 <= day <= 31 and 0 <= hour < 24 \
   and 0 <= minute < 60 and 0 <= second < 60:   # Looks like a valid date
        return 1

其中的第2-3行，通过显式连接，与第1行连接成一行，并在行尾加入NEWLINE标记。随后第4行尾也加入NEWLINE标记，4个物理行变为2个逻辑行，第2逻辑行为if语句条件成立时的执行部分。

　　所谓隐式行连接，是指表达式中的圆括号（()）、方括号（[]）、花括号（{}）可被分写在多行，而不用反斜杠来连接，如：

month_names = ['Januari', 'Februari', 'Maart',      # These are the
               'April',   'Mei',      'Juni',       # Dutch names
               'Juli',    'Augustus', 'September',  # for the months
               'Oktober', 'November', 'December']   # of the year

全部4行，因在一对匹配的中括号中，被隐式连接成一行，并在行尾加入NEWLINE标记，4个物理行变为1个逻辑行。

　　需要注意的是，显式连接或隐式连接，在与注释或字符串字面量交织的时候，有不同的限制，具体参见语言参考手册。

　　在了解行连接后，问题4得以解决，我们可以通过行连接，来把过长的语句写在多行。

• 缩进处理 

　　（主要参考https://docs.python.org/2/reference/lexical_analysis.html#indentation）

1. 逻辑行开始处的引导空白符（空格与tab）用于计算行缩进级别，然后再用缩进级别决定语句的分组。注意，仅由tab、空格、换行或注释组成的逻辑行，将不参与缩进级别计算。
2. 首先，tab被从左到右替换为1至8个空格，以使包含替换部分的字符总数正好为8的倍数（这是为了和Unix 使用一样的规则）。之后，第1个非空白字符前的空格总数用以确定行的缩进。也就是说，像     if a>5:    print 'a>5';    print True 中，if后面的空格与tab，不参与确定缩进级别。
3. 如有通过反斜杠进行显式行连接，则只是第1个反斜杠前的部分用于确定缩进。这不难理解，因为缩进担负着视觉上分辨层次感的需求，如果缩进可以出现在多个物理行，将十分难以观察运用。
4. 换页符（Formfeed，缩写为FF）如出现在行首，则将被上述缩进计算过程忽略。换页符如出现在其他位置并在引导空白符中间，则效果是未定义的（如它有可能重置空格计数为0）。

　　以上缩进处理过程1-3能够解释问题1中为何混用易错：确实搞不好很容易出错。tab与空格不同，空格虽然只占位而无“身影”，但在使用等宽字体的情况下，它至少能保证每个空格所占位置与可显示的ASCII字符是一样的，而tab的效果则显得飘忽不定。如以s表示空格，t表示tab，我们来看几个计算题：

ssss：1+1+1+1=4个空格
tttt：8+8+8+8=32个空格
stsstssstsssst：1+7+1+1+6+1+1+1+5+1+1+1+1+4=32个空格

看起来也不算很复杂是吗？但是更麻烦的问题在于：Python固定将tab试着从1到8做补到8的整倍数处理，而在其他软件（如IDE或VIM）那里，可能也做类似的处理，但却可能将8替换为其他数字（如2,4,6,12,16等等）来进行显示，更有甚者还有可能在这个基础上将按键tab直接替换成相应数量的空格后存储的。这样，就使得在其他软件下看起来像是对齐的情况，交Python处理时变成未对齐，或者反之。假设某IDE设定，tab将做1到4补到4的整倍数处理，则上边的计算结果将发生变化：

ssss：1+1+1+1=4个空格
tttt：4+4+4+4=16个空格
stsstssstsssst：1+3+1+1+2+1+1+1+1+1+1+1+1+4=20个空格

后2个计算结果不再相同。但如果能掌握其他软件在处理tab的全部规则，则即便混用，也能写出正确无误的代码。

　　Python允许混用tab和空格作为缩进的原因，应该是考虑到一个大程序，其源代码分为多个部分，有可能分别来自不同的人和软硬件环境，很难要求大家都统一只使用tab或空格。后面我们会看到，其实如果每个程序片段内部的tab和空格混用无误，多个程序组合后，仍然能够保证正常无误。

 

 

• 其他心得与感想

1. 想解决专业一点的编程类问题，还得搜英文网页，且能用Google、Bing就别用百度，能用Wikipedia就别用百度百科，能用Stackoverflow就别用百度知道，知乎还强点。
2. 国人碰到难题后能够坚韧不拔解决问题的比较少，大环境如此。 

https://docs.python.org/2/reference/lexical_analysis.html#indentation

https://docs.python.org/2/reference/compound_stmts.html