Python 中的前向声明

1. 前向声明
2. 为什么我们需要 Python 中的前向声明
3. Python 中变量的前向声明
4. 在 Python 中前向声明一个函数
5. 结论

本文将讨论我们是否可以在 Python 中实现前向声明。我们还将研究在 Python 中模拟前向声明的不同方法。

前向声明

前向声明是在实现函数、类或变量用法之前声明函数、类或变量的签名。

在 C++ 中，前向声明用于定义函数的签名，如下所示。

#include <iostream>

using namespace std;

int myFun(int, int);

int main() {
  cout << myFun(5, 10);

  return 0;
}

int myFun(int a, int b) {
  int s = a + b;
  return s;
}

在上面的示例中，我们使用前向声明来使用语句 int myFun(int,int); 定义函数 myFun 签名。在此声明之后，编译器知道源代码文件中存在一个名为 myFun 的函数。

因此，即使该函数在其定义之前被调用，程序也不会出现任何错误并且会成功执行。

在 Python 中，我们不使用前向声明。但是，在编写 Python 程序的源代码时，使用前向声明可以带来各种好处。

为什么我们需要 Python 中的前向声明

虽然 Python 没有前向声明的语法规范，但在很多情况下我们需要前向声明。

如果函数 Fun1 在实现 Fun2 之前使用 Fun2，则查看代码的人可能不知道 Fun2 的签名、输入或输出。我们可以通过使用前向声明来通知代码审查者关于 Fun2 的签名来避免这种情况。

• 有时，我们可能会将用户定义类的对象传递给函数。同样，如果类没有在函数之前实现，我们将需要显式地显示类的属性。

  如果我们在 Python 中使用前向声明，就可以避免这种情况。

• 与作为参数传递类似，如果用户定义的类是另一个类的属性，那么了解给定的类对象的行为对于理解代码至关重要。通过 Python 中的前向声明，我们可以告知类对象的行为。

• 有时，我们可能需要告知代码审查者变量的数据类型。在这种情况下，我们可以使用前向声明来定义变量的属性。

Python 中变量的前向声明

我们可以使用前向声明来使用类型提示和类型模块来声明变量。让我们一一讨论它们。

在 Python 中使用类型提示进行前向声明

类型提示允许我们定义变量的类型。

语法：

var: type

这里，

• var 是变量名。
• type 是变量的数据类型。

你可以使用类型提示来转发声明 Python，如下所示。

myStr: str
myNumber: int

在上面的例子中，变量 myStr 和 myNumber 在声明之前是不存在的。因此，在使用类型提示的前向声明之后使用 myStr 或 myNumber 将导致 NameError 异常，如下所示。

myStr: str
myNumber: int
print(myStr)
print(myNumber)

输出：

Traceback (most recent call last):
  File "/home/aditya1117/pythonProject/string12.py", line 3, in <module>
    print(myStr)
NameError: name 'myStr' is not defined

在这里，变量 myStr 和 myNumber 存在。然而，它们还没有被分配一个值。

因此，它们既没有分配内存，也没有出现在程序的符号表中。因此，当我们使用变量而不给它们赋值时，就会发生 NameError 异常。

要使用该变量，你必须首先为其分配一个值。

myStr: str
myNumber: int
myStr = "Delft-stack"
myNumber = 123
print(myStr)
print(myNumber)

输出：

Delft-stack
123

一旦我们为变量赋值，它们就会被分配内存并被添加到符号表中。因此，程序不会出错并成功执行。

在这里，你可以说使用类型提示的变量前向声明与注释一样好。

在 Python 中使用类型模块的前向声明

使用类型提示定义用户定义类的对象需要在变量声明之前实现。否则，程序将遇到 NameError 异常。

你可以在以下示例中观察到这一点。

myStr: str
myNumber: int
myObject: myClass

输出：

Traceback (most recent call last):
  File "/home/aditya1117/pythonProject/string12.py", line 3, in <module>
    myObject: myClass
NameError: name 'myClass' is not defined

这里没有定义字面量 myClass。因此，程序会遇到 NameError 异常。

为了避免这样的错误，我们首先需要定义 myClass 是一个类名。我们可以使用 typing 模块中定义的 NewType() 函数。

NewType() 函数将表示类名的字符串作为其第一个输入参数。它将新类的父类作为第二个参数。

执行后，它返回一个新函数，我们可以将其分配给新类的类名。之后，我们可以像在类型提示中使用 int、float 和 double 这样的文字一样使用新的类名。

为了定义一个 myClass 类型的类，我们将传递字面量 myClass 作为第一个输入参数，并将 None 对象作为第二个参数。执行完 NewType() 函数后，我们可以在类型提示中使用 myClass 进行前向声明，如下所示。

import typing

myClass = typing.NewType("myClass", None)
myStr: str
myNumber: int
myObject: myClass

程序不会遇到 NameError 异常，因为我们已经声明 myClass 是一个对象类型。

在 Python 中前向声明一个函数

在 Python 中，你应该始终在使用它之前定义一个函数。你可以在另一个函数 fun2 的定义中使用函数 fun1。

但是，你需要确保在定义 fun1 之前不会调用 fun2。否则，程序将遇到 NameError 异常。

fun1()


def fun1():
    print("I am in fun1")

输出：

Traceback (most recent call last):
  File "/home/aditya1117/string12.py", line 1, in <module>
    fun1()
NameError: name 'fun1' is not defined

Process finished with exit code 1

在这里，我们在定义之前的 main() 函数中使用了函数 fun1()。由于这个原因，程序遇到了一个 NameError 异常，表明名称 fun1 没有定义。

仅在定义后使用 fun1 可以避免 NameError 异常，如下所示。

def fun1():
    print("I am in fun1")


fun1()

输出：

I am in fun1

结论

本文讨论了如何在 Python 中模拟前向声明。前向声明仅在使用类型提示来声明用户定义类型的变量时才有意义。

此外，仅在对变量强制执行数据类型时才需要类型提示。因此，仅在对变量实施类型约束时才使用前向声明。

否则，你的程序将无缘无故地做额外的工作。最好总是在 Python 中使用它之前定义一个函数。