012、运算符优先级与结合律：那些让你查半天 bug 的表达顺序
012、运算符优先级与结合律：那些让你查半天 bug 的表达顺序
上周帮同事排查一个线上数据统计的 bug，场景很简单：计算用户活跃度得分，公式是score = a + b * c > d and e or f。同事信誓旦旦说逻辑没问题，结果跑出来的数据全是 0 和 1 的极端值，完全不符合预期。我盯着这行代码看了三秒，直接说：“你少写括号了。”他不信，我让他打印中间结果，果然a + b * c先算乘法，然后和d比较，再和and/or搅在一起——整个表达式的求值顺序完全不是他脑子里想的那样。
这种坑，我敢说每个 Python 开发者都踩过，区别只是你花了多久才意识到问题出在运算符优先级上。
优先级表：不是让你背的，是让你查的
Python 的运算符优先级从高到低大致是：幂运算 > 一元运算符 > 算术运算符 > 移位运算符 > 位运算符 > 比较运算符 > 赋值运算符 > 身份/成员运算符 > 逻辑运算符。但说实话，正常人谁记得住<<和&谁优先级高？我写了十年 Python，每次遇到位运算和逻辑运算混用，第一反应还是去翻文档或者直接加括号。
真正需要刻在脑子里的，是那几个最容易出问题的优先级陷阱：
算术运算符：* / // %高于+ -，这个小学都学过，但很多人写2 + 3 * 4以为结果是 20，结果出来 14 才恍然大悟。别笑，我见过生产代码里有人写total = price + tax * quantity，结果税被乘了数量，价格反而只加了一次。
比较运算符：所有比较运算符（== != < > <= >=）优先级相同，且低于算术运算符。这意味着a + b > c + d等价于(a + b) > (c + d)，这没问题。但坑在于链式比较：a < b < c在 Python 里是合法的，等价于a < b and b < c。如果你写a < b == c，它会被解释为a < b and b == c，而不是(a < b) == c。这里踩过坑的人举个手。
逻辑运算符：not>and>or。这是 Python 里最经典的优先级陷阱。not a and b等价于(not a) and b，而不是not (a and b)。a or b and c等价于a or (b and c)，因为and优先级高于or。很多人写条件判断时，脑子里想的是“如果 a 为真或者 b 和 c 都为真”，结果写出来if a or b and c，实际执行的是“如果 a 为真，或者 b 和 c 都为真”。大多数情况下这恰好是你想要的，但一旦逻辑复杂起来，这就是 bug 的温床。
结合律：从左到右还是从右到左？
大多数运算符是左结合的，即从左到右计算。但有两个例外：
赋值运算符是右结合的：a = b = c = 0等价于a = (b = (c = 0))，从右往左赋值。这个好理解，因为你要先算出右边的值才能赋给左边。
幂运算符**也是右结合的：2 ** 3 ** 2等价于2 ** (3 ** 2)，结果是 512 而不是 64。这里踩过坑的人应该不少，因为数学上幂运算通常是从左到右的，但 Python 选择了从右到左，和数学约定一致（因为a^{b^c} = a^{(b^c)}）。
比较运算符的链式比较其实也是一种特殊的结合方式：a < b < c不是简单的从左到右或从右到左，而是展开成a < b and b < c，中间变量b只计算一次。这个特性有时候很香，比如写if 0 < x < 10比if x > 0 and x < 10优雅得多。但别滥用，a < b > c这种写法虽然合法，但可读性极差，别这样写。
那些年我查过的“表达式 bug”
案例一：条件赋值陷阱
# 别这样写result=aifconditionelseb+c你以为else后面是b + c，实际上if-else条件表达式的优先级比+低？不对，条件表达式的优先级其实比+低，所以a if condition else b + c等价于a if condition else (b + c)，这恰好是你想要的。但如果你写a + b if condition else c，它等价于(a + b) if condition else c，也没问题。真正坑的是嵌套条件表达式：
# 这里踩过坑result=aifcond1elsebifcond2elsec这等价于a if cond1 else (b if cond2 else c)，因为条件表达式是右结合的。如果你想要的是(a if cond1 else b) if cond2 else c，必须加括号。
案例二：位运算与比较运算混用
# 别这样写ifflags&0x01==0x01:你以为这是“如果 flags 的第一位为 1”，实际上==优先级高于&，所以它等价于flags & (0x01 == 0x01)，即flags & True，而True在 Python 里等于 1，所以实际上是在检查 flags 的最低位是否为 1。大多数情况下结果碰巧是对的，但一旦 flags 的值是 2（二进制 10），2 & 1结果是 0，而2 & True也是 0，所以没暴露问题。直到有一天 flags 是 3（二进制 11），3 & 1是 1，3 & True也是 1，依然没暴露。真正出问题的是 flags 是 0 的时候，0 & 1是 0，0 & True也是 0。这个 bug 能潜伏很久，直到你遇到 flags 是 4 的情况——4 & 1是 0，但4 & True是 0，还是没暴露。实际上这个 bug 几乎不可能通过测试发现，因为True等于 1，而& 1和& True在大多数情况下行为一致。但如果你写if flags & 0x02 == 0x02，0x02 == 0x02是True，等价于flags & 1，完全错了。正确写法是if (flags & 0x01) == 0x01。
案例三：逻辑运算与算术运算混用
# 别这样写result=a+bandcord这个表达式等价于((a + b) and c) or d，因为+优先级高于and，and优先级高于or。如果你想要的是a + (b and c) or d，必须加括号。但说实话，这种写法不管加不加括号，可读性都很差，不如拆成多行。
我的个人经验
不要相信自己的记忆力。我写了十年 Python，每次遇到复杂的表达式，第一件事是加括号。括号不花钱，但查 bug 的时间很贵。如果你觉得加括号显得自己水平低，那说明你还没被坑够。
一行代码不要超过一个运算符。这不是说不能写
a + b * c，而是说不要写a + b * c > d and e or f这种“一行流”。拆成多行，每行只做一件事，加上注释，三个月后的你会感谢现在的你。善用
dis模块。当你实在搞不清楚某个表达式的求值顺序时，用dis.dis('你的表达式')看看字节码，Python 解释器会告诉你它到底先算哪个。比如dis.dis('a + b * c')会显示先加载b和c做乘法，再加载a做加法，一目了然。写单元测试时，专门测试边界表达式。比如
0 and something、1 or something、not 0这些短路求值的情况，确保你的逻辑在边界条件下依然正确。代码审查时，看到没有括号的复杂表达式直接打回。这不是吹毛求疵，这是团队规范。我所在的团队有一条不成文的规定：任何包含两个以上不同优先级运算符的表达式，必须加括号。这条规定救了我们无数次。
最后说一句，运算符优先级不是用来炫技的，是用来避免 bug 的。如果你不确定，加括号。如果你觉得加括号丑，那说明你的表达式本身就该重构了。