在循环中创建函数

Question

我正在尝试在循环内创建函数：

functions = []

for i in range(3):
    def f():
        return i

    # alternatively: f = lambda: i

    functions.append(f)

问题是所有功能最终都是相同的。所有三个函数都返回2：

，而不是返回0,1和2

print([f() for f in functions])
# expected output: [0, 1, 2]
# actual output:   [2, 2, 2]

为什么会发生这种情况，我该怎么办才能获得分别输出0,1和2的3种不同功能？

Answer 1

你遇到了后期绑定的问题 - 每个函数尽可能晚地查找i（因此，在循环结束后调用{{1} }将设置为i）。

通过强制提前绑定轻松修复：将2更改为def f():，如下所示：

def f(i=i):

默认值（def f(i=i): return i 中的右侧i是参数名称i=i的默认值，i是i中的左侧i=i在def时间查询，而不是call时间，所以基本上它们是专门寻找早期约束的一种方式。

如果你担心f得到一个额外的参数（因而可能被错误地调用），那么使用闭包作为“函数工厂”会有更复杂的方法：

def make_f(i):
    def f():
        return i
    return f

并在您的循环中使用f = make_f(i)而不是def语句。

Answer 2

说明

这里的问题是创建函数i时未保存f的值。相反，f在被称为 的情况下查找i的值。

如果您考虑一下，这种行为是很合理的。实际上，这是功能起作用的唯一合理方式。假设您有一个访问全局变量的函数，如下所示：

global_var = 'foo'

def my_function():
    print(global_var)

global_var = 'bar'
my_function()

阅读此代码时，您当然会希望它显示“ bar”，而不是“ foo”，因为在声明函数后global_var的值已更改。您自己的代码中发生了同样的事情：调用f时，i的值已更改并设置为2。

解决方案

实际上有很多方法可以解决此问题。以下是一些选项：

• 通过将i用作默认参数来强制进行早期绑定

  与闭包变量（例如i）不同，定义函数时将立即计算默认参数：

  for i in range(3):
      def f(i=i):  # <- right here is the important bit
          return i
  
      functions.append(f)
  

  深入了解它的工作方式/原因：函数的默认参数存储为函数的属性；因此i的 current 值将被快照并保存。

  >>> i = 0
  >>> def f(i=i):
  ...     pass
  >>> f.__defaults__  # this is where the current value of i is stored
  (0,)
  >>> # assigning a new value to i has no effect on the function's default arguments
  >>> i = 5
  >>> f.__defaults__
  (0,)
  

• 使用函数工厂捕获闭包中i的当前值

  问题的根源是i是可以更改的变量。我们可以通过创建保证永不更改的另一个变量来解决此问题，而最简单的方法是 closure ：

  def f_factory(i):
      def f():
          return i  # i is now a *local* variable of f_factory and can't ever change
      return f
  
  for i in range(3):           
      f = f_factory(i)
      functions.append(f)
  

• 使用functools.partial将i的当前值绑定到f

  functools.partial使您可以将参数附加到现有函数。从某种意义上说，它也是一种功能工厂。

  import functools
  
  def f(i):
      return i
  
  for i in range(3):    
      f_with_i = functools.partial(f, i)  # important: use a different variable than "f"
      functions.append(f_with_i)
  

注意事项：：仅当您将赋值给变量时，这些解决方案才有效。如果您修改存储在变量中的对象，您将再次遇到相同的问题：

>>> i = []  # instead of an int, i is now a *mutable* object
>>> def f(i=i):
...     print('i =', i)
...
>>> i.append(5)  # instead of *assigning* a new value to i, we're *mutating* it
>>> f()
i = [5]

请注意，即使我们将i变成了默认参数，它仍然如何变化！如果您的代码突变 i，则必须将i的副本绑定到函数，如下所示：

• def f(i=i.copy()):
• f = f_factory(i.copy())
• f_with_i = functools.partial(f, i.copy())

Answer 3

要添加@Aran-Fey 的出色答案，在第二个解决方案中，您可能还希望修改函数内的变量，这可以使用关键字 nonlocal 来完成：

def f_factory(i):
    def f(offset):
      nonlocal i
      i += offset
      return i  # i is now a *local* variable of f_factory and can't ever change
    return f

for i in range(3):           
    f = f_factory(i)
    print(f(10))