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2019-05-24 返回函数与闭包

2019-05-24 返回函数与闭包

作者: 沙滩印 | 来源:发表于2019-05-27 11:30 被阅读0次

    高阶函数除了可以接受函数作为参数外,还可以把函数作为结果值返回。通常情况下,求和的函数是这样定义的:

    def calc_sum(*args):
        ax = 0
        for n in args:
            ax = ax + n
        return ax
    

    但是,如果不需要立刻求和,而是在后面的代码中,根据需要再计算怎么办?可以不返回求和的结果,而是返回求和的函数:

    def lazy_sum(*args):
        def sum():
            ax = 0
            for n in args:
                ax = ax + n
            return ax
        return sum
    

    当我们调用lazy_sum()时,返回的并不是求和结果,而是求和函数:

    >>> f = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
    >>> f
    <function lazy_sum.<locals>.sum at 0x101c6ed90>
    

    调用函数f时,才真正计算求和的结果:

    >>> f()
    25
    

    在这个例子中,我们在函数lazy_sum中又定义了函数sum,并且,内部函数sum可以引用外部函数lazy_sum的参数和局部变量,当lazy_sum返回函数sum时,相关参数和变量都保存在返回的函数中,这种称为“闭包(Closure)”的程序结构拥有极大的威力。

    请再注意一点,当我们调用lazy_sum()时,每次调用都会返回一个新的函数,即使传入相同的参数:

    >>> f1 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
    >>> f2 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
    >>> f1==f2
    False
    

    f1()和f2()的调用结果互不影响。

    闭包

    def count():
        fs = []
        for i in range(1, 4):
            def f():
                 return i*i
            fs.append(f)
        return fs
    
    f1, f2, f3 = count()
    

    在上面的例子中,每次循环,都创建了一个新的函数,然后,把创建的3个函数都返回了。

    你可能认为调用f1(),f2()和f3()结果应该是1,4,9,但实际结果是:

    >>> f1()
    9
    >>> f2()
    9
    >>> f3()
    9
    

    全部都是9!原因就在于返回的函数引用了变量i,但它并非立刻执行。等到3个函数都返回时,它们所引用的变量i已经变成了3,因此最终结果为9。
    返回闭包时牢记一点:返回函数不要引用任何循环变量,或者后续会发生变化的变量。
    如果一定要引用循环变量怎么办?方法是再创建一个函数,用该函数的参数绑定循环变量当前的值,无论该循环变量后续如何更改,已绑定到函数参数的值不变:

    def count():
        def f(j):
            def g():
                return j*j
            return g
        fs = []
        for i in range(1, 4):
            fs.append(f(i)) # f(i)立刻被执行,因此i的当前值被传入f()
        return fs
    

    再看看结果:

    >>> f1, f2, f3 = count()
    >>> f1()
    1
    >>> f2()
    4
    >>> f3()
    9
    

    缺点是代码较长,可利用lambda函数缩短代码。

    def createCounter():
        i = 0
        def counter():
            i = 1 + i
            return i
        return counter
    

    报错:

    UnboundLocalError: local variable 'i' referenced before assignment

    这是因为,当你在当前作用域中的给变量赋值时,该变量将成为该作用域的局部变量,并在外部范围中隐藏任何类似命名的变量。

    所以在执行i = 1 + i的时候。因为i被重新赋值了,所以i的作用域编程counter函数范围。同时将它原来在createCounter函数范围的同名变量i消除。然后,执行1 + i的时候就出错了,此时i还没有定义呢!所以报错:UnboundLocalError: local variable 'i' referenced before assignment
    解决方式:

    def createCounter():
        i = 0
        def counter():
            nonlocal i
            i= i + 1
            return i
        return counter
    

    小结

    一个函数可以返回一个计算结果,也可以返回一个函数。
    返回一个函数时,牢记该函数并未执行,返回函数中不要引用任何可能会变化的变量

    小提匿名函数

    匿名函数有个限制,就是只能有一个表达式,不用写return,返回值就是该表达式的结果。
    用匿名函数有个好处,因为函数没有名字,不必担心函数名冲突。此外,匿名函数也是一个函数对象,也可以把匿名函数赋值给一个变量,再利用变量来调用该函数:

    >>> f = lambda x: x * x
    >>> f
    <function <lambda> at 0x101c6ef28>
    >>> f(5)
    25
    

    同样,也可以把匿名函数作为返回值返回,比如:

    def build(x, y):
        return lambda: x * x + y * y
    

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