Thế giới lập trình Python

Định nghĩa và quản lý hằng số trong Python｜Giải thích chi tiết từ cơ bản đến nâng cao

Hướng dẫn thực hành Python
佐川 直弘 | Naohiro Sagawa
By 佐川 直弘 | Naohiro Sagawa (運営者)
※記事内に広告を含みます。Amazonアソシエイトとして適格販売により収入を得ています。
目次

1. Giới thiệu: Tầm quan trọng của hằng số trong Python

Trong Python, không có từ khóa như const hay final giống như trong C hay Java để định nghĩa hằng số. Tuy nhiên, việc sử dụng hằng số có thể giúp tăng khả năng đọc hiểu mã nguồn, dễ dàng bảo trì, và cải thiện độ ổn định của toàn bộ chương trình. Đặc biệt, khi cần định nghĩa các giá trị không nên thay đổi trong quá trình chạy chương trình, như hằng số vật lý hoặc các giá trị cấu hình, việc sử dụng hằng số là rất hiệu quả.

Ví dụ, trong ngôn ngữ C, bạn có thể sử dụng const để ngăn thay đổi giá trị, nhưng Python không hỗ trợ chức năng tương đương một cách mặc định. Vì vậy, lập trình viên cần chủ động cho biết rằng một giá trị là “hằng số” và sử dụng các phương pháp để bảo vệ nó khỏi bị thay đổi.

2. Cách định nghĩa hằng số cơ bản trong Python

Quy ước sử dụng chữ in hoa khi đặt tên biến

Dù Python không có cách chính thức để định nghĩa hằng số, nhưng theo thông lệ chung, các hằng số thường được viết bằng chữ in hoa và dấu gạch dưới. Điều này giúp các lập trình viên khác dễ dàng nhận ra rằng biến này không nên bị thay đổi. Quy tắc đặt tên này cũng được đề cập trong hướng dẫn viết mã PEP8 của Python.

Ví dụ:

PI = 3.14159
MAX_CONNECTIONS = 100

Những hằng số được định nghĩa như trên thường được sử dụng xuyên suốt chương trình mà không bị thay đổi. Việc viết hoa giúp làm rõ đây là một hằng số và giảm rủi ro vô tình gán lại giá trị.

Ví dụ sử dụng: Tính chu vi hình tròn

radius = 5
circumference = 2 * PI * radius
print(circumference)  # Kết quả: 31.4159

Khi làm việc với các hằng số vật lý hoặc giá trị cấu hình, việc định nghĩa biến bằng chữ in hoa sẽ rất hữu ích. Cách này được sử dụng phổ biến trong Python và phù hợp với nhiều dự án thực tế.

3. Kỹ thuật nâng cao để quản lý hằng số

Tạo lớp const để bảo vệ hằng số

Vì Python không có khái niệm hằng số một cách nghiêm ngặt, nên có thể xảy ra trường hợp giá trị bị thay đổi ngoài ý muốn. Để tránh điều này, bạn có thể tạo một lớp riêng để ngăn việc gán lại giá trị. Phương pháp này sẽ gây ra lỗi nếu có cố gắng thay đổi giá trị đã định nghĩa.

Ví dụ: Định nghĩa lớp Const

class ConstError(TypeError):
    pass

class Const:
    def __setattr__(self, name, value):
        if name in self.__dict__:
            raise ConstError(f"Can't rebind const ({name})")
        self.__dict__[name] = value

const = Const()
const.PI = 3.14159
# const.PI = 3.14  # ConstError: Can't rebind const (PI)

Với cách tiếp cận này, bạn có thể bảo vệ giá trị khỏi bị ghi đè và quản lý hằng số một cách chặt chẽ hơn.

Sử dụng module Enum

Từ phiên bản Python 3.4 trở đi, bạn có thể sử dụng module enum để nhóm các hằng số lại với nhau. Enum hoạt động tương tự như hằng số và giúp bạn tránh việc thay đổi giá trị một cách vô tình trong quá trình lập trình.

Ví dụ: Định nghĩa hằng số bằng Enum

from enum import Enum

class Color(Enum):
    RED = 1
    GREEN = 2
    BLUE = 3

print(Color.RED)  # Kết quả: Color.RED

Sử dụng Enum giúp bạn dễ dàng quản lý nhiều hằng số và rất tiện lợi khi làm việc với các nhóm giá trị có liên quan.

4. Quản lý hằng số nâng cao với module và metaclass

Quản lý hằng số ở cấp độ module

Đối với các dự án quy mô lớn, việc quản lý hằng số tập trung là rất quan trọng. Điều này giúp dễ dàng cập nhật hoặc thêm mới hằng số và nâng cao khả năng bảo trì toàn bộ dự án. Trong Python, bạn nên định nghĩa hằng số trong một file riêng và import nó ở những nơi cần thiết.

Ví dụ: Quản lý hằng số trong settings.py

# settings.py
PI = 3.14159
EULER = 2.71828

# main.py
import settings

print(settings.PI)  # Kết quả: 3.14159

Cách này giúp bạn tập trung tất cả các hằng số ở một nơi và đảm bảo tính nhất quán trong toàn bộ chương trình.

Quản lý hằng số bằng metaclass

Bạn cũng có thể sử dụng metaclass để kiểm soát việc thay đổi hằng số ở cấp độ class. Bằng cách này, bạn có thể ngăn chặn việc gán lại giá trị một cách chặt chẽ hơn, giúp chương trình ổn định hơn.

Ví dụ: Định nghĩa hằng số với metaclass

class ConstantMeta(type):
    def __setattr__(cls, key, value):
        if key in cls.__dict__:
            raise AttributeError("Cannot reassign constant")
        super().__setattr__(key, value)

class Constants(metaclass=ConstantMeta):
    PI = 3.14159

# Constants.PI = 3.14  # AttributeError: Cannot reassign constant

Với phương pháp này, các giá trị định nghĩa trong class sẽ không thể bị ghi đè, giúp quản lý hằng số một cách nghiêm ngặt.

5. Cách sử dụng hằng số trong dự án thực tế

Best practices khi quản lý hằng số trong dự án lớn

Trong các dự án lớn, bạn nên chia nhỏ các hằng số theo module và chỉ import những phần cần thiết. Cách làm này giúp bạn quản lý hằng số một cách nhất quán trên toàn bộ dự án và cải thiện khả năng bảo trì mã nguồn.

Ví dụ: Quản lý hằng số bằng module riêng

# config.py
DATABASE_URI = "postgresql://user:password@localhost/mydb"
MAX_CONNECTIONS = 100

# main.py
from config import DATABASE_URI, MAX_CONNECTIONS

print(DATABASE_URI)

Với cách tổ chức này, bạn có thể dễ dàng cập nhật các giá trị cấu hình mà không cần sửa đổi nhiều vị trí trong chương trình.

6. Lưu ý khi sử dụng hằng số trong Python

Chú ý: Hằng số không thực sự bất biến

Do đặc điểm của Python, ngay cả khi bạn định nghĩa hằng số bằng chữ in hoa, giá trị vẫn có thể bị thay đổi. Vì vậy, nếu muốn quản lý hằng số một cách nghiêm ngặt trong Python, bạn nên sử dụng các công cụ như class, metaclass hoặc module enum.

Bên cạnh đó, khi quản lý hằng số, bạn nên tuân thủ quy tắc viết mã (coding convention) và thiết lập quy định đặt tên thống nhất cho cả nhóm phát triển. Điều này giúp tránh hiểu lầm và lỗi trong các dự án có nhiều lập trình viên cùng tham gia.

侍エンジニア塾

7. Câu hỏi thường gặp (FAQ) về hằng số trong Python

“Làm thế nào để định nghĩa hằng số trong Python?”

Vì Python không có từ khóa như const, nên cách phổ biến là sử dụng chữ in hoa khi đặt tên biến để biểu thị đây là hằng số. Ngoài ra, bạn có thể sử dụng Enum hoặc metaclass để tránh việc thay đổi giá trị một cách vô tình.

“Sự khác nhau giữa Enum và biến viết hoa là gì?”

Enum thích hợp khi bạn cần nhóm các hằng số lại và đảm bảo không bị ghi đè. Trong khi đó, biến viết hoa là cách đơn giản và nhẹ để định nghĩa hằng số, nhưng vẫn có thể bị thay đổi nếu không cẩn thận.

“Tại sao Python không có từ khóa để định nghĩa hằng số?”

Triết lý thiết kế của Python nhấn mạnh vào sự đơn giản và dễ hiểu. Việc bảo vệ hằng số một cách nghiêm ngặt không phù hợp với tính linh hoạt của Python, nơi mà “mọi thứ đều là đối tượng”. Do đó, thay vì có từ khóa riêng, Python để lập trình viên tự xác định giá trị nào không nên thay đổi và quản lý chúng thông qua quy ước, class hoặc module phụ trợ.

“Best practice để bảo vệ giá trị hằng số là gì?”

  1. Đặt tên bằng chữ in hoa: Là cách đơn giản và phổ biến nhất.
  2. Sử dụng class hoặc module: Dùng class const hoặc Enum để ngăn việc gán lại giá trị.
  3. Tuân thủ quy tắc viết mã: Đảm bảo toàn bộ nhóm phát triển sử dụng quy tắc đặt tên và vị trí định nghĩa hằng số một cách nhất quán.

8. Tổng kết: Cách sử dụng hằng số hiệu quả trong Python

Khác với nhiều ngôn ngữ khác, Python không có từ khóa chuyên biệt để định nghĩa hằng số. Tuy nhiên, nếu biết cách định nghĩa và quản lý hợp lý, bạn vẫn có thể nâng cao tính rõ ràng và dễ bảo trì của mã nguồn.

  1. Định nghĩa đơn giản: Sử dụng chữ in hoa theo quy chuẩn PEP8 để biểu thị biến không nên thay đổi.
  2. Ngăn việc gán lại giá trị: Sử dụng class const hoặc module Enum để tránh thay đổi hằng số ngoài ý muốn.
  3. Quản lý tập trung trong dự án lớn: Tách các hằng số theo module riêng để dễ dàng kiểm soát và cập nhật khi cần thiết.

Khi kết hợp các kỹ thuật này, bạn có thể cải thiện tính ổn định và khả năng đọc hiểu của chương trình Python, đồng thời giúp việc bảo trì về lâu dài trở nên dễ dàng hơn.