如何理解Python循环中的`else`子句？

Question

许多Python程序员可能不知道 while 循环和 for 循环的语法中包含一个可选的 else：子句：

for val in iterable:
    do_something(val)
else:
    clean_up()

else子句中的语句是一些特定清理操作的好地方，并且在循环正常终止时执行：也就是说，用return或break退出循环会跳过else子句; 在continue之后退出执行它。我之所以知道这一点，仅仅因为我刚刚（再次）查了一下文档，因为我总是记不住何时执行else子句。

总是吗？在循环“失败”时，正如名称所示？在正常终止时？即使循环使用return退出？我永远无法确定，除非查询文档。

我把持续的不确定归咎于关键字的选择：对于这种语义，我发现else极难记忆。我的问题不是“为什么要使用此关键字来实现此目的”（尽管在阅读答案和评论后，我可能会投反对票），而是如何考虑else关键字使其语义具有意义，从而可以记住它？

我相信这方面有很多讨论，我可以想象选择是为了与try语句的else:子句保持一致（我也必须查阅它），并且不将其添加到Python保留字列表中。也许选择else的原因会澄清它的功能并使它更易记，但我关注将名称与功能连接起来，而不仅仅是历史解释。

这个问题的答案曾短暂地被关闭为重复，其中包含许多有趣的背景故事。我的问题有不同的焦点（如何将else的具体语义与关键字选择联系起来），但我觉得应该在某个地方链接到这个问题。

- alexis

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@alexis Dharman的编辑是为了使您的问题不基于个人意见，同时保持问题本身，我认为这次编辑使帖子好很多（且不值得关闭）。 - Nick stands with Ukraine

@Dharman，我很感激你的努力，但是你的编辑完全扭曲了问题的意图和内容。请停止。 - alexis

如何理解else关键字的语义，以便记住它？请注意，具体解释如何帮助您个人记住else的工作方式并不是一个有用的问题，因为如果没有这个问题，它会被认为是基于个人意见的。 - Nick stands with Ukraine

感谢您的解释，@nick。然而，Dharman的标题使它成为一个非常不同的问题的重复。如果您确信这太基于个人观点，我可以接受您的投票。但请不要动这个问题。 - alexis

还有一个问题是关于理解这个设计，而不是它的作用是什么。 - alexis

Answer 1

if语句会在其条件评估为false时运行else子句。同样，while循环会在其条件评估为false时运行else子句。

这个规则与您所描述的行为相匹配：

• 在正常执行中，while循环重复运行直到条件评估为false，因此自然退出循环将运行else子句。
• 当您执行break语句时，您会在不评估条件的情况下退出循环，因此条件无法评估为false，您永远不会运行else子句。
• 当您执行continue 语句时，您会再次评估条件，并且完全像在循环迭代开始时一样执行。所以，如果条件为真，则继续循环，但如果条件为假，则运行else子句。
• 其他退出循环的方法，如return，不会评估条件，因此不运行else子句。

for循环的行为方式相同。只需将条件视为迭代器是否具有更多元素而为true或false即可。

- drawoc

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这是一个非常优秀的答案。把你的循环看作一系列的elif语句，else的行为就会展现其自然的逻辑。 - Nomenator

我也喜欢这个答案，但它没有与一系列elif语句进行类比。有一个回答与之类比，并且有一个净赞成票。 - alexis

不完全准确，while循环可以在“break”之前满足False条件，这种情况下“else”将不会运行，但条件为False。同样，在for循环中，它可以在最后一个元素上“break”。 - Tadhg McDonald-Jensen

Answer 2

更好的思考方式是：如果在前面的for块执行完毕（达到耗尽状态）且没有出现异常、中断或返回语句等控制语句，那么else块将总是被执行。

在这个上下文中，“正常情况”指的是没有异常、break、return等控制语句。任何从for中窃取控制权的语句都会导致else块被跳过。

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常见用例是在iterable中搜索项时，当找到该项或通过以下else块引发/打印"未找到"标志时，搜索终止：

for items in basket:
    if isinstance(item, Egg):
        break
else:
    print("No eggs in basket")  

continue语句不会从for循环中夺取控制权，所以当for循环完成后，程序将继续执行else语句。

- Moses Koledoye

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听起来不错...但是当事情不顺利时，你会期望执行一个"else"子句，不是吗？我已经开始感到困惑了... - alexis

我必须不同意你的观点：“从技术上讲，它与其他每个else并不完全相似”，因为当for循环中的所有条件都不为True时，else会被执行，就像我在我的回答中所演示的那样。 - Tadhg McDonald-Jensen

@alexis 从您添加的链接中，考虑到这个else的词源，我认为我们将不得不接受现状 :) - Moses Koledoye

这个 else 的行为并不像它的名字那样简单。要理解它，你需要应用一些抽象概念，比如大家已经提出的 nobreak。 - Moses Koledoye

这与“事情顺利进行”没有任何关系。当if/while条件计算为false或for超出项目时，else纯粹被执行。break退出包含的循环（在else之后）。continue返回并重新评估循环条件。 - Mark Tolonen

Answer 3

if语句在其条件为假时执行else分支，while/else同理。因此，你可以将while/else视为只要其真实条件持续为真就一直运行的if语句，直到条件变为假值。使用break指令并不会改变这个过程，它只是跳出循环，而不进行评估。只有在if/while条件为假时才会执行else分支。 for语句类似，只是它的假值条件是迭代器耗尽。 continue和break不执行else分支，这不是它们的功能。 break用于退出当前循环，continue则返回到包含循环的顶部，重新评估条件。只有通过评估if/while条件为假（或者for没有更多条目）才会执行else分支，没有其他方式。

- Mark Tolonen

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你说的听起来很有道理，但把三个终止条件“直到[条件]为False或中断/继续”归为一类是错误的：关键是，如果循环被continue（或正常）退出，则会执行else子句，但不会在我们使用break退出时执行。这些微妙之处就是我试图真正理解else捕获什么以及它不捕获什么的原因。 - alexis

是的，我需要澄清一下。编辑过了。continue语句不会执行else语句，但会返回到循环的顶部，然后可能会评估为false。 - Mark Tolonen

Answer 4

这是其实意思：

for/while ...:
    if ...:
        break
if there was a break:
    pass
else:
    ...

这是一种更好的写法，适用于这个常见的模式：

found = False
for/while ...:
    if ...:
        found = True
        break
if not found:
    ...

return语句会直接离开函数，因此如果出现return语句，则不会执行else子句。唯一的例外是finally子句，其目的是确保始终执行。对于此问题，continue没有任何特殊作用，它只会导致当前循环迭代结束，可能会导致整个循环结束，在这种情况下，循环并不是通过break结束的。 try/else类似：

try:
    ...
except:
    ...
if there was an exception:
    pass
else:
    ...

- Alex Hall

Answer 5

如果您将您的循环视为类似于这个结构（有点类似伪代码）：

loop:
if condition then

   ... //execute body
   goto loop
else
   ...

可能更容易理解的是，循环本质上只是一个重复执行直到条件为false的if语句。这是一个重要的观点。循环检查它的条件，发现它是false，因此执行else（就像普通的if/else一样），然后循环结束。

因此，请注意else 只有在检查条件时才会被执行。这意味着，如果您在执行过程中通过例如return或break退出循环体，由于条件不再被检查，else分支将不会被执行。

另一方面，continue会停止当前的执行，并跳回重新检查循环的条件，这就是为什么在这种情况下可以到达else的原因。

- Keiwan

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我非常喜欢这个答案，但你可以简化：省略 end 标签，只需将 goto loop 放在 if 体内。甚至可以通过将 if 放在标签的同一行来取消缩进，它看起来就非常像原始代码了。 - Bergi

@Bergi 是的，我认为这使得问题更加清晰了，谢谢。 - Keiwan

Answer 6

我和循环的else语句的那个“抓住你”的时刻是在看Raymond Hettinger的一个演讲时，他讲了一个关于他如何认为它应该被称为nobreak的故事。看一下下面的代码，你认为它会做什么？

for i in range(10):
    if test(i):
        break
    # ... work with i
nobreak:
    print('Loop completed')

你会猜它做什么吗？那么，如果在循环中没有遇到 break 语句，nobreak 部分才会被执行。

- Nasser Al-Shawwa

Answer 7

通常我会这样想循环结构:

for item in my_sequence:
    if logic(item):
        do_something(item)
        break

这与变量数量的 if/elif 语句非常相似:

if logic(my_seq[0]):
    do_something(my_seq[0])
elif logic(my_seq[1]):
    do_something(my_seq[1])
elif logic(my_seq[2]):
    do_something(my_seq[2])
....
elif logic(my_seq[-1]):
    do_something(my_seq[-1])

在这种情况下，for循环中的else语句的作用与elif链上的else语句完全相同，只有在它之前的所有条件都不为True时才会执行。(或者通过return或异常中断执行) 如果我的循环不符合这个规范，通常我选择放弃使用"for: else"，原因正是你提出这个问题的原因：它不直观。

- Tadhg McDonald-Jensen

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没错，但是循环会运行多次，所以不太清楚你是如何将其应用于for循环的。你能澄清一下吗？ - alexis

@alexis 我重新修改了我的回答，我认为现在更加清晰易懂了。 - Tadhg McDonald-Jensen

Answer 8

其他人已经解释了while/for...else的机制，而Python 3语言参考手册有权威的定义（请参见while和for），但以下是我个人的助记符。我认为关键在于将其分解为两个部分：一个用于了解与循环条件相关的else的含义，另一个用于理解循环控制。

我发现最容易理解的是先理解while...else：

while还有更多项时，做一些事情，否则如果你用完了，就做这个。

for...else的助记符基本上也是一样的：

for每个项目，做一些事情，但是如果你用完了，就做这个

在这两种情况下，只有在没有更多要处理的项目且最后一个项目已按常规方式处理（即没有break或return）时，才会到达else部分。一个continue只是回去查看是否还有更多的项目。对于这些规则，我的助记符适用于while和for：

当break或return时，没有其他事情需要做，
当我说continue时，那就是为你“循环回到起点”

“回到起点”，显然是指我们检查可迭代对象中是否还有更多项的循环的开始，因此就else而言，continue实际上根本不起作用。

- Fabian Fagerholm

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我建议可以通过以下方式加以改进：通常，使用for/else循环的目的是检查项目，直到找到所需项目并希望停止，或者直到项目已经用尽。"else" 的存在是为了处理“项目已经用尽（但没有找到想要的项目）”的情况。 - supercat

@supercat：可能是这样，但我不知道最常见的用途是什么。else也可以用于在完成所有项目时执行某些操作。例如编写日志条目、更新用户界面或向其他进程发出信号表示已完成。实际上，任何操作都可以。此外，一些代码片段的“成功”情况会在循环内部以break结束，而else用于处理“错误”情况，在迭代过程中没有找到合适的项目（也许这就是你想到的？）。 - Fabian Fagerholm

我所考虑的情况恰好是成功情况以“break”结束，“else”处理失败情况。如果循环中没有“break”，那么“else”代码也可以作为封闭块的一部分跟随循环。 - supercat

除非你需要区分循环在没有中断的情况下（这是一个成功的情况）遍历了所有可迭代项和循环没有遍历完所有可迭代项的情况，否则你必须将“完成”代码放在循环的else块中，或者使用其他方法跟踪结果。我基本上同意，我只是说我不知道人们如何使用这个功能，因此我想避免假设“else处理成功的情况”场景或“else处理失败的情况”场景更常见。但你说得对，所以我的评论被点赞了！ - Fabian Fagerholm

Answer 9

在 测试驱动开发 (TDD) 中，当使用 转化优先原则 范式时，您将循环视为条件语句的一般化。

如果仅考虑简单的 if/else （没有 elif）语句，则此方法与此语法结合得很好。

if cond:
    # 1
else:
    # 2

概括为：

while cond:  # <-- generalization
    # 1
else:
    # 2

我是一名有用的助手，可以翻译文本。

在其他语言中，TDD从单个案例到需要集合的案例的步骤需要更多的重构。

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这里有一个来自8thlight blog的例子:

在8thlight博客的链接文章中，考虑了Word Wrap kata：将换行符添加到字符串（下面代码片段中的s变量）中，以使它们适合给定的宽度（下面代码片段中的length变量）。 在某一点上，实现如下（Java）：

String result = "";
if (s.length() > length) {
    result = s.substring(0, length) + "\n" + s.substring(length);
} else {
    result = s;
}
return result;

下一个目前失败的测试是：

@Test
public void WordLongerThanTwiceLengthShouldBreakTwice() throws Exception {
    assertThat(wrap("verylongword", 4), is("very\nlong\nword"));
    }

因此，我们有一个在特定条件下工作的代码：当满足特定条件时，会添加一个换行。 我们希望改进代码以处理多个换行。文章中提出的解决方案建议应用 (if->while) 转换，但作者发表了以下评论：

While 循环不能有 else 语句，因此我们需要通过在 if 语句路径中减少执行内容来消除 else 路径。同样，这是一种重构。

这迫使我们在一个失败的测试环境中对代码进行更多的更改：

String result = "";
while (s.length() > length) {
    result += s.substring(0, length) + "\n";
    s = s.substring(length);
}
result += s;

在TDD中，我们希望尽可能少地编写代码来使测试通过。由于Python的语法，可以进行以下转换：

从：

result = ""
if len(s) > length:
    result = s[0:length] + "\n"
    s = s[length:]
else:
    result += s

到：

result = ""
while len(s) > length:
    result += s[0:length] + "\n"
    s = s[length:]
else:
    result += s

- BartoszKP

Answer 10

我个人的理解是，当你遍历完循环时，else:语句块会被执行。

如果你使用break、return或raise语句，则不会遍历完整个循环，它们会立即停止循环，因此else:语句块不会被执行。如果你使用continue语句，循环仍然会进行到最后一次迭代，因为continue只是跳过当前迭代而已，并没有停止整个循环。

- Winston Ewert

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我喜欢这个，我认为你有些东西。它与旧的循环关键字之前如何实现循环有些联系（即：在循环底部放置检查，并在成功时使用“goto”返回循环顶部）。但它是被投票最高答案的一个更短的版本... - alexis

@alexis，这是主观的，但我发现我的表达方式更容易思考。 - Winston Ewert

其实我同意。仅仅因为它更简洁。 - alexis