Python中用函數(shù)作為返回值和實(shí)現(xiàn)閉包的教程

函數(shù)作為返回值
高階函數(shù)除了可以接受函數(shù)作為參數(shù)外，還可以把函數(shù)作為結(jié)果值返回。
我們來實(shí)現(xiàn)一個(gè)可變參數(shù)的求和。通常情況下，求和的函數(shù)是這樣定義的：    
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，而是在后面的代碼中，根據(jù)需要再計(jì)算怎么辦？可以不返回求和的結(jié)果，而是返回求和的函數(shù)！    
def lazy_sum(*args):
  def sum():
    ax = 0
    for n in args:
      ax = ax + n
    return ax
  return sum

當(dāng)我們調(diào)用lazy_sum()時(shí)，返回的并不是求和結(jié)果，而是求和函數(shù)：    
>>> f = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f


調(diào)用函數(shù)f時(shí)，才真正計(jì)算求和的結(jié)果：    
>>> f()
25
在這個(gè)例子中，我們在函數(shù)lazy_sum中又定義了函數(shù)sum，并且，內(nèi)部函數(shù)sum可以引用外部函數(shù)lazy_sum的參數(shù)和局部變量，當(dāng)lazy_sum返回函數(shù)sum時(shí)，相關(guān)參數(shù)和變量都保存在返回的函數(shù)中，這種稱為“閉包（Closure）”的程序結(jié)構(gòu)擁有極大的威力。
請?jiān)僮⒁庖稽c(diǎn)，當(dāng)我們調(diào)用lazy_sum()時(shí)，每次調(diào)用都會(huì)返回一個(gè)新的函數(shù)，即使傳入相同的參數(shù)：    
>>> f1 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f2 = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
>>> f1==f2
False
f1()和f2()的調(diào)用結(jié)果互不影響。
閉包
注意到返回的函數(shù)在其定義內(nèi)部引用了局部變量args，所以，當(dāng)一個(gè)函數(shù)返回了一個(gè)函數(shù)后，其內(nèi)部的局部變量還被新函數(shù)引用，所以，閉包用起來簡單，實(shí)現(xiàn)起來可不容易。
另一個(gè)需要注意的問題是，返回的函數(shù)并沒有立刻執(zhí)行，而是直到調(diào)用了f()才執(zhí)行。我們來看一個(gè)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，每次循環(huán)，都創(chuàng)建了一個(gè)新的函數(shù)，然后，把創(chuàng)建的3個(gè)函數(shù)都返回了。
你可能認(rèn)為調(diào)用f1()，f2()和f3()結(jié)果應(yīng)該是1，4，9，但實(shí)際結(jié)果是：    
>>> f1()
9
>>> f2()
9
>>> f3()
9
全部都是9！原因就在于返回的函數(shù)引用了變量i，但它并非立刻執(zhí)行。等到3個(gè)函數(shù)都返回時(shí)，它們所引用的變量i已經(jīng)變成了3，因此最終結(jié)果為9。
返回閉包時(shí)牢記的一點(diǎn)就是：返回函數(shù)不要引用任何循環(huán)變量，或者后續(xù)會(huì)發(fā)生變化的變量。
如果一定要引用循環(huán)變量怎么辦？方法是再創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)，用該函數(shù)的參數(shù)綁定循環(huán)變量當(dāng)前的值，無論該循環(huán)變量后續(xù)如何更改，已綁定到函數(shù)參數(shù)的值不變：    
>>> def count():
...   fs = []
...   for i in range(1, 4):
...     def f(j):
...       def g():
...         return j*j
...       return g
...     fs.append(f(i))
...   return fs
...
>>> f1, f2, f3 = count()
>>> f1()
1
>>> f2()
4
>>> f3()
9
缺點(diǎn)是代碼較長，可利用lambda函數(shù)縮短代碼。