Python 关键知识3：函数作为返回值

Python 关键知识2

参考自 函数作为返回值

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。

我们来实现一个可变参数的求和。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 += 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 calc_sum():
        ax = 0
        for n in args:
            ax += n
        return ax
    return calc_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 __main__.lazy_sum.<locals>.calc_sum()>

调用函数f时，才真正计算求和的结果：

f()

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在这个例子中，我们在函数 lazy_sum 中又定义了函数 cal_sum，并且，内部函数 cal_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 cal_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

注意到返回的函数在其定义内部引用了局部变量 args，所以，当一个函数返回了一个函数后，其内部的局部变量还被新函数引用，所以，闭包用起来简单，实现起来可不容易。

另一个需要注意的问题是，返回的函数并没有立刻执行，而是直到调用了 f() 才执行。我们来看一个例子：

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 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(), f2(), f3()

(9, 9, 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 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。

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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。

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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

缺点是代码较长，可利用 lambda 函数缩短代码。

下面我们利用闭包返回一个计数器函数，每次调用它返回递增整数：

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

# 测试:
counterA = createCounter()
print(counterA(), counterA(), counterA(), counterA(), counterA()) # 1 2 3 4 5

counterB = createCounter()
if [counterB(), counterB(), counterB(), counterB()] == [1, 2, 3, 4]:
    print('测试通过!')
else:
    print('测试失败!')

1 2 3 4 5
测试通过!

我们再看一个例子：

list_f = [lambda x: x * i for i in range(5)]   # 函数仅仅记录当前状态（i=5）

[list_f[i](3) for i in range(5)]  # 所以返回的是 i = 5 的状态所对应的值

[12, 12, 12, 12, 12]