全网最适合入门的面向对象编程教程：29 类和对象的 Python 实现-断言与防御性编程和 help 函数的使用

本文档主要介绍如何使用 Python 进行面向对象编程，需要读者对 Python 语法和单片机开发具有基本了解。相比其他讲解 Python 面向对象编程的博客或书籍而言，本文档更加详细、侧重于嵌入式上位机应用，以上位机和下位机的常见串口数据收发、数据处理、动态图绘制等为应用实例，同时使用 Sourcetrail 代码软件对代码进行可视化阅读便于读者理解。

相关示例代码获取链接如下：https://github.com/leezisheng/Python-OOP-Demo

正文

断言（assert）

在 Python 编程中，断言（assert）作为一种强大的调试工具，被广泛应用于代码的调试和开发过程中。通过在代码中插入断言语句，我们可以对代码的正确性进行严格的检查。当断言的条件为假时，程序会引发 AssertionError 异常并停止执行。而当断言的条件为真时，程序会如常继续执行，仿佛断言语句从未存在过。因此，合理使用断言，对于确保代码的质量和稳定性具有重要意义。

assert  表达式 , 描述

以下面代码为例，可以看到“1==2”的结果为 False，抛出了 AssertionError。

与异常不同，断言是为了提醒开发人员，在程序中可能出现了无法恢复的错误。对于一些可以预见的错误，例如未找到相关文件，用户通常能够自行纠正或重试。然而，断言并非为这类问题而生。在无 bug 的程序中，断言条件将永远保持沉默。但如果违背了断言，程序就会崩溃并报告错误，向开发人员明确指出究竟是哪个“不可能”的情况出现了。这使得追踪和修复程序中的 bug 变得更为轻松。在 Python 中，断言语句是一种用于调试的辅助功能，它并非处理运行时错误的机制。使用断言的目的在于帮助开发人员更快地找到可能导致 bug 的根本原因。除非程序中确实存在 bug，否则断言绝不会抛出错误。

防御性编程与 unittest 单元测试库

断言一般用在防御型的编程、运行时检查程序逻辑、检查约定、程序常量、检查文档时，在从来不会运行失败的代码不必要加上断言。在单元测试框架中，我们常常使用断言。所谓单元测试，就是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证，通常是一个函数或一个方法。单元测试有助于我们在早期发现错误，提高代码的可靠性和可维护性。在 Python 中，内置了 unittest 单元测试库，可以用来编写测试代码。unittest 中常用的几个常用断言的使用方法如下：

名称	作用
assertEqual	如两个值相等，则 pass
assertNotEqual	如两个值不相等，则 pass
assertTrue	判断 bool 值为 True，则 pass
assertFalse	判断 bool 值为 False，则 Pass
assertIsNone	不存在，则 pass
assertIsNotNone	存在，则 pass

关于 unittest 单元测试库中断言的使用我们将会在之后讲到，这里仅作简单了解即可。

在使用断言时，需要特别注意的点是在命令行中使用-o 和-oo 标志，或者修改 CPython 中的 PYTHONOPTIMIZE 环境变量，可以全局性地禁用断言。此时，所有的断言语句都将失效，程序将直接跳过而不处理断言，因此不会执行任何条件表达式。

在 Python 的实际开发过程中，我们经常会遇到性能问题。所谓性能问题，就是 Python 程序运行得相对较慢。遇到性能问题时，我们有两种方法可以进行优化：一是修改源代码，优化逻辑，提升性能；二是打开 Python 解释器的优化功能。

Python 解释器提供了两种优化级别：

level1 优化：通过将内置的__debug__全局变量设置为 false，并删除 assert 语句，达到优化效果。
level2 优化：除了 level1 的优化措施外，还会删除函数的文档说明（即函数后面的''''注释）。

使用-O 参数可以达到 level1 优化效果（大写字母 O），而使用-OO 参数则可以达到 level2 优化效果（两个都是大写字母 O）。这些优化方法对于提升 Python 程序的运行速度非常有帮助。

python -o main.py

help()函数

在 Python 中，有许多内置函数和模块，其中一些可能不太起眼，但却非常实用。其中之一就是 help()函数。help()函数用于获取有关 Python 对象、模块、函数或方法的帮助信息。它可以更好地理解 Python 的功能和如何正确使用它们。

help()函数的基本用法非常简单，只需在交互式 Python 解释器中输入对象、模块、函数或方法的名称，并将其作为参数传递给 help()函数。

help语法：help([object])

这里，我们看看 assert 函数的 help 输出：