Python中的空对象

技术背景

在Python里，并没有像其他一些编程语言那样使用“null”来表示空对象。Python使用None这个单例对象来代表空值或缺失值。理解None的特性以及如何正确使用它，对于编写高质量的Python代码至关重要。

实现步骤

1. 引用空对象

在Python中，使用None来引用空对象。例如：

empty_variable = None

2. 检查对象是否为None

推荐使用is身份运算符来检查一个对象是否为None，因为is比较的是两个对象的身份（即是否为同一个对象）。示例如下：

foo = None
if foo is None:
    print("foo is None")

3. 避免使用==比较

虽然==也可以用来比较对象是否等于None，但==运算符会调用对象的__eq__方法，而这个方法可能被重写，从而导致意外的结果。例如：

class Empty:
    def __eq__(self, other):
        return not other

empty = Empty()
print(empty == None)  # 输出True
print(empty == '')    # 输出True
print(empty is None)  # 输出False

4. 将None用作信号值

None常用于函数的默认参数，以表示某个参数未被传入。例如：

def my_function(value, param=None):
    if param is None:
        print("param is not provided")

5. 处理None作为有效数据的情况

当None可能是有效数据时，需要区分是数据本身为None，还是该数据不存在。可以使用try/except语句来处理这种情况。例如：

some_dict = {}
try:
    value = some_dict['some_key']
    if value is None:
        print("'some_key' is set to None")
except KeyError:
    print("'some_key' is missing from the dict")

6. 使用哨兵对象

如果代码中频繁使用try/except来区分None信号和None数据，可以使用哨兵对象。例如：

undefined = object()

def my_function(value, param1=undefined):
    if param1 is undefined:
        print("param1 was not passed")
    else:
        print("param1 is", param1)

核心代码

# 检查对象是否为None
foo = None
if foo is None:
    print("foo is None")

# 将None用作函数默认参数
def my_function(value, param=None):
    if param is None:
        print("param is not provided")

# 处理None作为有效数据的情况
some_dict = {}
try:
    value = some_dict['some_key']
    if value is None:
        print("'some_key' is set to None")
except KeyError:
    print("'some_key' is missing from the dict")

# 使用哨兵对象
undefined = object()
def my_function(value, param1=undefined):
    if param1 is undefined:
        print("param1 was not passed")
    else:
        print("param1 is", param1)

最佳实践

• 使用is进行比较：始终使用is运算符来检查一个对象是否为None，而不是==。
• 明确使用None：在函数中，如果需要一个默认值来表示参数未被传入，使用None作为默认值，并在函数内部明确处理None的情况。
• 使用哨兵对象：当None可能是有效数据时，使用哨兵对象来区分数据缺失和数据为None的情况。

常见问题

1. 为什么不能使用==来比较None？

==运算符会调用对象的__eq__方法，而这个方法可能被重写，从而导致意外的结果。而is运算符比较的是对象的身份，不会受到__eq__方法的影响。

2. 能否重新赋值None？

在较新的Python版本（2.4及以后）中，不能重新赋值None。尝试这样做会引发SyntaxError。

3. None和float('nan')有什么区别？

None表示空值或缺失值，而float('nan')表示非数字（Not a Number）。pandas库的isnull函数可以同时检查None和float('nan')，但在纯Python中，需要使用不同的方法来检查它们。例如：

import pandas as pd
print(pd.isnull(None))  # 输出True
print(pd.isnull(float('nan')))  # 输出True

a = float('nan')
print((a != a) or (a == None))  # 输出True