4. Mais ferramentas de controle de fluxo

Além do comando while recém apresentado, Python tem as estruturas usuais de controle de fluxo conhecidas em outras linguagens, com algumas particulares.

4.1. Comandos if

Provavelmente o mais conhecido comando de controle de fluxo é o if. Por exemplo:

>>> x = int(input("Please enter an integer: "))
Please enter an integer: 42
>>> if x < 0:
...     x = 0
...     print('Negative changed to zero')
... elif x == 0:
...     print('Zero')
... elif x == 1:
...     print('Single')
... else:
...     print('More')
...
More

Pode haver zero ou mais partes elif, e a parte else é opcional. A palavra-chave ‘elif’ é uma abreviação para ‘else if’, e é útil para evitar identação excessiva. Uma sequência if … elif … elif … substitui os comandos switch ou case, encontrados em outras linguagens.

4.2. Comandos for

O comando for em Python é um pouco diferente do que costuma ser em C ou Pascal. Ao invés de sempre iterar sobre uma progressão aritmética de números (como no Pascal), ou permitir ao usuário definir o passo de iteração e a condição de parada (como C), o comando for do Python itera sobre os itens de qualquer sequência (seja uma lista ou uma string), na ordem que aparecem na sequência. Por exemplo (sem trocadilhos):

>>> # Measure some strings:
... words = ['cat', 'window', 'defenestrate']
>>> for w in words:
...     print(w, len(w))
...
cat 3
window 6
defenestrate 12

Se for necessário modificar a sequência, sobre a qual está iterando, dentro do laço de repetição (por exemplo, para duplicar itens selecionados), é recomendado que primeiro crie-se uma cópia da sequência. Iterar sobre uma sequência não cria implicitamente uma cópia. A notação de fatiamento é bastante conveniente para isso:

>>> for w in words[:]:  # Loop over a slice copy of the entire list.
...     if len(w) > 6:
...         words.insert(0, w)
...
>>> words
['defenestrate', 'cat', 'window', 'defenestrate']

Com for w in words:, o exemplo tentaria criar uma lista infinita, inserindo defenestrate uma e outra vez.

4.3. A função range()

Se você precisar iterar sobre sequências numéricas, a função embutida range() é a resposta. Ela gera progressões aritméticas:

>>> for i in range(5):
...     print(i)
...
0
1
2
3
4

O ponto de parada fornecido nunca é incluído na lista; range(10) gera uma lista com 10 valores, exatamente os índices válidos para uma sequência de comprimento 10. É possível iniciar o intervalo em outro número, ou alterar a razão da progressão (inclusive com passo negativo):

range(5, 10)
   5, 6, 7, 8, 9

range(0, 10, 3)
   0, 3, 6, 9

range(-10, -100, -30)
  -10, -40, -70

Para iterar sobre os índices de uma sequência, combine range() e len() da seguinte forma:

>>> a = ['Mary', 'had', 'a', 'little', 'lamb']
>>> for i in range(len(a)):
...     print(i, a[i])
...
0 Mary
1 had
2 a
3 little
4 lamb

Na maioria dos casos, porém, é mais conveniente usar a função enumerate(), veja Técnicas de iteração.

Uma coisa estranha acontece se imprime-se um range:

>>> print(range(10))
range(0, 10)

Em muitos aspectos, o objeto retornado pela função range() se comporta como se fosse uma lista, mas na verdade não é. É um objeto que retorna os itens sucessivos da sequência desejada quando você itera sobre a mesma, mas na verdade ele não gera a lista, economizando espaço.

Nós dizemos que tal objeto é iterável, isto é, adequado como um alvo para funções e construções que esperam algo do qual possam obter itens sucessivos até que o suprimento se esgote. Vimos que a instrução for é um iterador. A função list() é outro; cria listas de iteráveis:

>>> list(range(5))
[0, 1, 2, 3, 4]

Mais tarde, veremos mais funções que retornam iteráveis e recebem iteráveis como argumento.

4.4. Comandos break e continue, e cláusula else, nos laços de repetição

O comando break, como no C, sai imediatamente do laço de repetição mais interno, seja for ou while.

Comanos de repetição podem ter uma cláusula else; que é executada quando o laço termina, pela exaustão da lista (com for) ou quando a condição se torna falsa (com while), mas não quando a repetição é terminada por um comando break. Exemplificado a seguir por um laço de repetição que busca por números primos:

>>> for n in range(2, 10):
...     for x in range(2, n):
...         if n % x == 0:
...             print(n, 'equals', x, '*', n//x)
...             break
...     else:
...         # loop fell through without finding a factor
...         print(n, 'is a prime number')
...
2 is a prime number
3 is a prime number
4 equals 2 * 2
5 is a prime number
6 equals 2 * 3
7 is a prime number
8 equals 2 * 4
9 equals 3 * 3

(Sim, o código está correto. Olhe atentamente: a cláusula else pertence ao laço for, e não ao comando if.)

Quando usado com um laço de repetição, a cláusula else tem mais em comum com o else do comando try, do que aquele dos comandos if:: a cláusula else do comando try executa quando nenhuma exceção ocorre, e a cláusula else dos laços de repetição executa quando nenhum break ocorre. Mais explicações do comando try e exceções, consulte Tratamento de exceções.

A instrução continue, também emprestada da linguagem C, continua com a próxima iteração do laço:

>>> for num in range(2, 10):
...     if num % 2 == 0:
...         print("Found an even number", num)
...         continue
...     print("Found a number", num)
Found an even number 2
Found a number 3
Found an even number 4
Found a number 5
Found an even number 6
Found a number 7
Found an even number 8
Found a number 9

4.5. Comandos pass

O comando pass não faz nada. Ela pode ser usada quando a sintaxe exige um comando mas a semântica do programa não requer nenhuma ação. Por exemplo:

>>> while True:
...     pass  # Busy-wait for keyboard interrupt (Ctrl+C)
...

Isto é usado muitas vezes para se definir classes mínimas:

>>> class MyEmptyClass:
...     pass
...

Outra ocasião em que o pass pode ser usado é como um substituto temporário para uma função ou bloco condicional, quando se está trabalhando com código novo, ainda indefinido, permitindo que mantenha-se o pensamento num nível mais abstrato. O pass é silenciosamente ignorado:

>>> def initlog(*args):
...     pass   # Remember to implement this!
...

4.6. Definindo Funções

Podemos criar uma função que escreve a série de Fibonacci até um limite arbitrário:

>>> def fib(n):    # write Fibonacci series up to n
...     """Print a Fibonacci series up to n."""
...     a, b = 0, 1
...     while a < n:
...         print(a, end=' ')
...         a, b = b, a+b
...     print()
...
>>> # Now call the function we just defined:
... fib(2000)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 1597

A palavra reservada def inicia a definição de uma função. Ela deve ser seguida do nome da função e da lista de parâmetros formais entre parênteses. Os comandos que formam o corpo da função começam na linha seguinte e devem ser indentados.

Opcionalmente, a primeira linha do corpo da função pode ser uma literal string, cujo propósito é documentar a função. Se presente, essa string chama-se docstring. (Há mais informação sobre docstrings na seção Strings de documentação.) Existem ferramentas que utilizam docstrings para produzir automaticamente documentação online ou para imprimir, ou ainda, permitir que o usuário navegue interativamente pelo código. É uma boa prática incluir sempre docstrings em suas funções, portanto, tente fazer disso um hábito.

A execução de uma função cria uma nova tabela de símbolos para as variáveis locais da função. Mais precisamente, todas as atribuições de variáveis numa função são armazenadas na tabela de símbolos local; referências a variáveis são buscadas primeiro na tabela de símbolos local, em seguida na tabela de símbolos locais de funções delimitadoras ou circundantes, depois na tabela de símbolos global e, finalmente, na tabela de nomes da própria linguagem. Embora possam ser referenciadas, variáveis globais e de funções externas não podem ter atribuições (a menos que seja utilizado o comando global, para variáveis globais, ou nonlocal, para variáveis de funções externas).

Os parâmetros reais (argumentos) de uma chamada de função são introduzidos na tabela de símbolos local da função no momento da chamada; portanto, argumentos são passados por valor (onde o valor é sempre uma referência para objeto, não o valor do objeto). 1 Quando uma função chama outra função, uma nova tabela de símbolos é criada para tal chamada.

Uma definição de função introduz o nome da função na tabela de símbolos atual. O valor associado ao nome da função tem um tipo que é reconhecido pelo interpretador como uma função definida pelo usuário. Esse valor pode ser atribuído a outros nomes que também podem ser usados como funções. Esse mecanismo serve para renomear funções:

>>> fib
<function fib at 10042ed0>
>>> f = fib
>>> f(100)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89

Conhecendo outras linguagens, pode-se questionar que fib não é uma função, mas um procedimento, pois ela não devolve um valor. Na verdade, mesmo funções que não usam o comando return devolvem um valor, ainda que pouco interessante. Esse valor é chamado None (é um nome embutido). O interpretador interativo evita escrever None quando ele é o único resultado de uma expressão. Mas se quiser vê-lo pode usar o comando print:

>>> fib(0)
>>> print(fib(0))
None

É fácil escrever uma função que devolve uma lista de números da série de Fibonacci, ao invés de exibi-los:

>>> def fib2(n):  # return Fibonacci series up to n
...     """Return a list containing the Fibonacci series up to n."""
...     result = []
...     a, b = 0, 1
...     while a < n:
...         result.append(a)    # see below
...         a, b = b, a+b
...     return result
...
>>> f100 = fib2(100)    # call it
>>> f100                # write the result
[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]

Este exemplo demonstra novos recursos de Python:

• A instrução return finaliza a execução e retorna um valor da função. return sem qualquer expressão como argumento retorna None. Atingir o final da função também retorna None.

• A instrução result.append(a) chama um método do objeto lista result. Um método é uma função que ‘pertence’ a um objeto, e é chamada obj.methodname, onde obj é um objeto qualquer (pode ser uma expressão), e methodname é o nome de um método que foi definido pelo tipo do objeto. Tipos diferentes definem métodos diferentes. Métodos de diferentes tipos podem ter o mesmo nome sem ambiguidade. (É possível definir seus próprios tipos de objetos e métodos, utilizando classes, veja em Classes) O método append(), mostrado no exemplo é definido para objetos do tipo lista; adiciona um novo elemento ao final da lista. Neste exemplo, ele equivale a result = result + [a], só que mais eficiente.

4.7. Mais sobre definição de funções

É possível definir funções com um número variável de argumentos. Existem três formas, que podem ser combinadas.

4.7.1. Argumento com valores padronizados

A mais útil das três é especificar um valor padronizado para um ou mais argumentos. Isso cria uma função que pode ser invocada com menos argumentos do que os que foram definidos. Por exemplo:

def ask_ok(prompt, retries=4, reminder='Please try again!'):
    while True:
        ok = input(prompt)
        if ok in ('y', 'ye', 'yes'):
            return True
        if ok in ('n', 'no', 'nop', 'nope'):
            return False
        retries = retries - 1
        if retries < 0:
            raise ValueError('invalid user response')
        print(reminder)

Essa função pode ser chamada de várias formas:

• fornecendo apenas o argumento obrigatório: ask_ok('Do you really want to quit?')

• fornecendo um dos argumentos opcionais: ask_ok('OK to overwrite the file?', 2)

• ou fornecendo todos os argumentos: ask_ok('OK to overwrite the file?', 2, 'Come on, only yes or no!')

Este exemplo também introduz o operador in, que verifica se uma sequência contém ou não um determinado valor.

Os valores padronizados são avaliados no momento da definição da função, e no escopo em que a função foi definida, portanto:

i = 5

def f(arg=i):
    print(arg)

i = 6
f()

irá exibir 5.

Aviso importante: Valores padronizados são avaliados apenas uma vez. Isso faz diferença quando o valor é um objeto mutável, como uma lista, dicionário, ou instâncias de classes. Por exemplo, a função a seguir acumula os argumentos passados, nas chamadas subsequentes:

def f(a, L=[]):
    L.append(a)
    return L

print(f(1))
print(f(2))
print(f(3))

Isso exibirá:

[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]

Se não quiser que o valor padrão seja compartilhado entre chamadas subsequentes, pode reescrever a função assim:

def f(a, L=None):
    if L is None:
        L = []
    L.append(a)
    return L

4.7.2. Argumentos nomeados

Funções também podem ser chamadas usando keyword arguments da forma kwarg=value. Por exemplo, a função a seguir:

def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom', type='Norwegian Blue'):
    print("-- This parrot wouldn't", action, end=' ')
    print("if you put", voltage, "volts through it.")
    print("-- Lovely plumage, the", type)
    print("-- It's", state, "!")

aceita um argumento obrigatório (voltage) e três argumentos opcionais (state, action, e type). Esta função pode ser chamada de qualquer uma dessas formas:

parrot(1000)                                          # 1 positional argument
parrot(voltage=1000)                                  # 1 keyword argument
parrot(voltage=1000000, action='VOOOOOM')             # 2 keyword arguments
parrot(action='VOOOOOM', voltage=1000000)             # 2 keyword arguments
parrot('a million', 'bereft of life', 'jump')         # 3 positional arguments
parrot('a thousand', state='pushing up the daisies')  # 1 positional, 1 keyword

mas todas as formas a seguir seriam inválidas:

parrot()                     # required argument missing
parrot(voltage=5.0, 'dead')  # non-keyword argument after a keyword argument
parrot(110, voltage=220)     # duplicate value for the same argument
parrot(actor='John Cleese')  # unknown keyword argument

Numa chamada de função, argumentos nomeados devem vir depois dos argumentos posicionais. Todos os argumentos nomeados passados devem corresponder com argumentos aceitos pela função (ex. actor não é um argumento nomeado válido para a função parrot), mas sua ordem é irrelevante. Isto também inclui argumentos obrigatórios (ex.: parrot(voltage=1000) funciona). Nenhum argumento pode receber mais de um valor. Eis um exemplo que não funciona devido a esta restrição:

>>> def function(a):
...     pass
...
>>> function(0, a=0)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: function() got multiple values for keyword argument 'a'

Quando um último parâmetro formal no formato **name está presente, ele recebe um dicionário (veja Tipo de Mapeamento — dict) contendo todos os argumentos nomeados, exceto aqueles que correspondem a um parâmetro formal. Isto pode ser combinado com um parâmetro formal no formato *name (descrito na próxima subseção) que recebe uma tuple contendo os argumentos posicionais, além da lista de parâmetros formais. (*name deve ocorrer antes de **name.) Por exemplo, se definirmos uma função assim:

def cheeseshop(kind, *arguments, **keywords):
    print("-- Do you have any", kind, "?")
    print("-- I'm sorry, we're all out of", kind)
    for arg in arguments:
        print(arg)
    print("-" * 40)
    for kw in keywords:
        print(kw, ":", keywords[kw])

Pode ser chamada assim:

cheeseshop("Limburger", "It's very runny, sir.",
           "It's really very, VERY runny, sir.",
           shopkeeper="Michael Palin",
           client="John Cleese",
           sketch="Cheese Shop Sketch")

e, claro, exibiria:

-- Do you have any Limburger ?
-- I'm sorry, we're all out of Limburger
It's very runny, sir.
It's really very, VERY runny, sir.
----------------------------------------
shopkeeper : Michael Palin
client : John Cleese
sketch : Cheese Shop Sketch

Observe que a ordem em que os argumentos nomeados são exibidos é garantida corresponder à ordem em que foram fornecidos na chamada da função.

4.7.3. Listas de argumentos arbitrários

Finalmente, a opção menos usada é especificar que a função pode ser chamada com um número arbitrário de argumentos. Esses argumentos serão empacotados em uma tupla (ver Tuplas e Sequências). Antes dos argumentos em número variável, zero ou mais argumentos normais podem estar presentes.

def write_multiple_items(file, separator, *args):
    file.write(separator.join(args))

Normalmente, esses argumentos variadic estarão no final da lista de parâmetros formais, porque eles englobam todos os argumentos de entrada restantes, que são passados para a função. Quaisquer parâmetros formais que ocorrem após o parâmetro *args são argumentos ‘chave-valor’ nomeados, o que significa que eles só podem ser usados como chave-valor, em vez de argumentos posicionais:

>>> def concat(*args, sep="/"):
...     return sep.join(args)
...
>>> concat("earth", "mars", "venus")
'earth/mars/venus'
>>> concat("earth", "mars", "venus", sep=".")
'earth.mars.venus'

4.7.4. Desempacotando listas de argumentos

A situação contrária ocorre quando os argumentos já estão numa lista ou tupla, mas precisam ser desempacotados, para chamar uma função que requer argumentos posicionais. Por exemplo, a função embutida range() espera argumentos separados start e stop. Se eles não estão disponíveis separadamente, escreva a chamada da função com o operador * para desempacotar os argumentos da lista ou tupla:

>>> list(range(3, 6))            # normal call with separate arguments
[3, 4, 5]
>>> args = [3, 6]
>>> list(range(*args))            # call with arguments unpacked from a list
[3, 4, 5]

Da mesma maneira, dicionário podem entregar argumentos nomeados com o operador **:

>>> def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom'):
...     print("-- This parrot wouldn't", action, end=' ')
...     print("if you put", voltage, "volts through it.", end=' ')
...     print("E's", state, "!")
...
>>> d = {"voltage": "four million", "state": "bleedin' demised", "action": "VOOM"}
>>> parrot(**d)
-- This parrot wouldn't VOOM if you put four million volts through it. E's bleedin' demised !

4.7.5. Expressões lambda

Pequenas funções anônimas podem ser criadas com a palavra-chave lambda. Esta função retorna a soma de seus dois argumentos: lambda a, b: a+b. As funções Lambda podem ser usadas sempre que objetos função forem necessários. Eles são sintaticamente restritos a uma única expressão. Semanticamente, eles são apenas açúcar sintático para uma definição de função normal. Como definições de funções aninhadas, as funções lambda podem referenciar variáveis contidas no escopo:

>>> def make_incrementor(n):
...     return lambda x: x + n
...
>>> f = make_incrementor(42)
>>> f(0)
42
>>> f(1)
43

O exemplo acima usa uma expressão lambda para retornar uma função. Outro uso é passar uma pequena função como um argumento:

>>> pairs = [(1, 'one'), (2, 'two'), (3, 'three'), (4, 'four')]
>>> pairs.sort(key=lambda pair: pair[1])
>>> pairs
[(4, 'four'), (1, 'one'), (3, 'three'), (2, 'two')]

4.7.6. Strings de documentação

Aqui estão algumas convenções sobre o conteúdo e formatação de strings de documentação.

A primeira linha deve sempre ser curta, um resumo conciso do propósito do objeto. Por brevidade, não deve explicitamente se referir ao nome ou tipo do objeto, uma vez que estas informações estão disponíveis por outros meios (exceto se o nome da função for o próprio verbo que descreve a finalidade da função). Essa linha deve começar com letra maiúscula e terminar com ponto.

Se existem mais linhas na string de documentação, a segunda linha deve estar em branco, separando visualmente o resumo do resto da descrição. As linhas seguintes devem conter um ou mais parágrafos descrevendo as convenções de chamada ao objeto, seus efeitos colaterais, etc.

O analisador Python não remove a indentação de literais string multi-linha. Portanto, ferramentas que processem strings de documentação precisam lidar com isso, quando desejável. Existe uma convenção para isso. A primeira linha não vazia após a linha de sumário determina a indentação para o resto da string de documentação. (Não podemos usar a primeira linha para isso porque ela em geral está adjacente às aspas que iniciam a string, portanto sua indentação real não fica aparente.) Espaços em branco “equivalentes” a essa indentação são então removidos do início das demais linhas da string. Linhas com indentação menor não devem ocorrer, mas se ocorrerem, todos os espaços à sua esquerda são removidos. A equivalência de espaços em branco deve ser testada após a expansão das tabulações (8 espaços, normalmente).

Eis um exemplo de uma docstring multi-linha:

>>> def my_function():
...     """Do nothing, but document it.
...
...     No, really, it doesn't do anything.
...     """
...     pass
...
>>> print(my_function.__doc__)
Do nothing, but document it.

    No, really, it doesn't do anything.

4.7.7. Anotações de Função

Function annotations são informações metadados completamente opcionais sobre os tipos usados pels funções definidas pelo usuário (veja PEP 3107 e PEP 484 para mais informações).

Annotations são armazenadas no atributo __annotations__ da função, como um dicionário, e não tem efeito em nenhuma otra parte da função. Anotações nos parâmetros são definidas por um dois-pontos após o nome do parâmetro, seguido por uma expressão que representa o valor da anotação. Anotações de retorno são definidas pelo literal ->, seguido por uma expressão, entre a lista de parâmetros e os dois-pontos que indica o final do comando def. O exemplo a seguir tem um argumento posicional, um argumento nomeado e o seu valor de retorno está anotado:

>>> def f(ham: str, eggs: str = 'eggs') -> str:
...     print("Annotations:", f.__annotations__)
...     print("Arguments:", ham, eggs)
...     return ham + ' and ' + eggs
...
>>> f('spam')
Annotations: {'ham': <class 'str'>, 'return': <class 'str'>, 'eggs': <class 'str'>}
Arguments: spam eggs
'spam and eggs'

4.8. Intermezzo: estilo de codificação

Agora que está prestes a escrever códigos mais longos e complexos em Python, é um bom momento para falar sobre estilo de codificação. A maioria das linguagens podem ser escritas (ou formatadas) em diferentes estilos; alguns são mais legíveis do que outros. Tornar o seu código mais fácil de ler, para os outros, é sempre uma boa ideia, e adotar um estilo de codificação agradável ajuda bastante.

Em Python, o PEP 8 tornou-se o guia de estilo adotado pela maioria dos projetos; promove um estilo de codificação muito legível e visualmente agradável. Todo desenvolvedor Python deve lê-lo em algum momento; eis os pontos mais importantes, selecionados para você:

• Use indentação com 4 espaços, e não use tabulações.

  4 spaces are a good compromise between small indentation (allows greater nesting depth) and large indentation (easier to read). Tabs introduce confusion, and are best left out.

• Quebre as linhas de modo que não excedam 79 caracteres.

  Isso ajuda os usuários com telas pequenas e torna possível abrir vários arquivos de código lado a lado em telas maiores.

• Deixe linhas em branco para separar funções e classes, e blocos de código dentro de funções.

• Quando possível, coloque comentários em uma linha própria.

• Escreva strings de documentação.

• Use espaços ao redor de operadores e após vírgulas, mas não diretamente dentro de parênteses, colchetes e chaves: a = f(1, 2) + g(3, 4).

• Nomeie suas classes e funções de forma consistente; a convenção é usar MaiusculoCamelCase para classes e minusculo_com_underscores para funções e métodos. Sempre use self como o nome para o primeiro argumento dos métodos (veja Primeiro contato com classes para mais informações sobre classes e métodos).

• Não use codificações exóticas se o seu código é feito para ser usado em um contexto internacional. O padrão do Python, UTF-8, ou mesmo ASCII puro funciona bem em qualquer caso.

• Da mesma forma, não use caracteres não-ASCII em identificadores se houver apenas a menor chance de pessoas falando um idioma diferente ler ou manter o código.

Notas de rodapé

1

Na verdade, passagem por referência para objeto seria uma descrição melhor, pois, se um objeto mutável for passado, quem chamou verá as alterações feitas por quem foi chamado (por exemplo, a inclusão de itens em uma lista).