題主你好,
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關(guān)鍵點在于函數(shù)如果沒有明確使用return關(guān)鍵字指定函數(shù)的返回值,則默認返回值是none.
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所以temp = hello()這句的理解就是: 執(zhí)行hello()這個函數(shù), 并且把函數(shù)的返回值賦給變量temp, 但hello()函數(shù)中沒有return語句, 所以hello()函數(shù)的返回值為默認的none.
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題主還可以在hello()函數(shù)最后加一個: return 123
然后再行一下看看,就明白了.
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希望可以幫到題主, 歡迎追問.
“在Python中,函數(shù)本身也是對象”
這一本質(zhì)。那不妨慢慢來,從最基本的概念開始,討論一下這個問題:
1. Python中一切皆對象
這恐怕是學(xué)習(xí)Python最有用的一句話。想必你已經(jīng)知道Python中的list, tuple, dict等內(nèi)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),當你執(zhí)行:
alist = [1, 2, 3]
時,你就創(chuàng)建了一個列表對象,并且用alist這個變量引用它:
當然你也可以自己定義一個類:
class House(object):
def __init__(self, area, city):
self.area = area
self.city = city
def sell(self, price):
[...] #other code
return price
然后創(chuàng)建一個類的對象:
house = House(200, 'Shanghai')
OK,你立馬就在上海有了一套200平米的房子,它有一些屬性(area, city),和一些方法(__init__, self):
2. 函數(shù)是第一類對象
和list, tuple, dict以及用House創(chuàng)建的對象一樣,當你定義一個函數(shù)時,函數(shù)也是對象:
def func(a, b):
return a+b
在全局域,函數(shù)對象被函數(shù)名引用著,它接收兩個參數(shù)a和b,計算這兩個參數(shù)的和作為返回值。
所謂第一類對象,意思是可以用標識符給對象命名,并且對象可以被當作數(shù)據(jù)處理,例如賦值、作為參數(shù)傳遞給函數(shù),或者作為返回值return 等
因此,你完全可以用其他變量名引用這個函數(shù)對象:
add = func
這樣,你就可以像調(diào)用func(1, 2)一樣,通過新的引用調(diào)用函數(shù)了:
print func(1, 2)
print add(1, 2) #the same as func(1, 2)
或者將函數(shù)對象作為參數(shù),傳遞給另一個函數(shù):
def caller_func(f):
return f(1, 2)
if __name__ == "__main__":
print caller_func(func)
可以看到,
函數(shù)對象func作為參數(shù)傳遞給caller_func函數(shù),傳參過程類似于一個賦值操作f=func;
于是func函數(shù)對象,被caller_func函數(shù)作用域中的局部變量f引用,f實際指向了函數(shù)func;cc
當執(zhí)行return f(1, 2)的時候,相當于執(zhí)行了return func(1, 2);
因此輸出結(jié)果為3。
3. 函數(shù)對象 vs 函數(shù)調(diào)用
無論是把函數(shù)賦值給新的標識符,還是作為參數(shù)傳遞給新的函數(shù),針對的都是函數(shù)對象本身,而不是函數(shù)的調(diào)用。
用一個更加簡單,但從外觀上看,更容易產(chǎn)生混淆的例子來說明這個問題。例如定義了下面這個函數(shù):
def func():
return "hello,world"
然后分別執(zhí)行兩次賦值:
ref1 = func #將函數(shù)對象賦值給ref1
ref2 = func() #調(diào)用函數(shù),將函數(shù)的返回值("hello,world"字符串)賦值給ref2
很多初學(xué)者會混淆這兩種賦值,通過Python內(nèi)建的type函數(shù),可以查看一下這兩次賦值的結(jié)果:
In [4]: type(ref1)
Out[4]: function
In [5]: type(ref2)
Out[5]: str
可以看到,ref1引用了函數(shù)對象本身,而ref2則引用了函數(shù)的返回值。通過內(nèi)建的callable函數(shù),可以進一步驗證ref1是可調(diào)用的,而ref2是不可調(diào)用的:
In [9]: callable(ref1)
Out[9]: True
In [10]: callable(ref2)
Out[10]: False
傳參的效果與之類似。
4. 閉包LEGB法則
所謂閉包,就是將組成函數(shù)的語句和這些語句的執(zhí)行環(huán)境打包在一起時,得到的對象
聽上去的確有些復(fù)雜,還是用一個栗子來幫助理解一下。假設(shè)我們在foo.py模塊中做了如下定義:
#foo.py
filename = "foo.py"
def call_func(f):
return f() #如前面介紹的,f引用一個函數(shù)對象,然后調(diào)用它
在另一個func.py模塊中,寫下了這樣的代碼:
#func.py
import foo #導(dǎo)入foo.py
filename = "func.py"
def show_filename():
return "filename: %s" % filename
if __name__ == "__main__":
print foo.call_func(show_filename) #注意:實際發(fā)生調(diào)用的位置,是在foo.call_func函數(shù)中
當我們用python func.py命令執(zhí)行func.py時輸出結(jié)果為:
chiyu@chiyu-PC:~$ python func.py
filename:func.py
很顯然show_filename()函數(shù)使用的filename變量的值,是在與它相同環(huán)境(func.py模塊)中定義的那個。盡管foo.py模塊中也定義了同名的filename變量,而且實際調(diào)用show_filename的位置也是在foo.py的call_func內(nèi)部。
而對于嵌套函數(shù),這一機制則會表現(xiàn)的更加明顯:閉包將會捕捉內(nèi)層函數(shù)執(zhí)行所需的整個環(huán)境:
#enclosed.py
import foo
def wrapper():
filename = "enclosed.py"
def show_filename():
return "filename: %s" % filename
print foo.call_func(show_filename) #輸出:filename: enclosed.py
實際上,每一個函數(shù)對象,都有一個指向了該函數(shù)定義時所在全局名稱空間的__globals__屬性:
#show_filename inside wrapper
#show_filename.__globals__
{
'__builtins__': module '__builtin__' (built-in), #內(nèi)建作用域環(huán)境
'__file__': 'enclosed.py',
'wrapper': function wrapper at 0x7f84768b6578, #直接外圍環(huán)境
'__package__': None,
'__name__': '__main__',
'foo': module 'foo' from '/home/chiyu/foo.pyc', #全局環(huán)境
'__doc__': None
}
當代碼執(zhí)行到show_filename中的return "filename: %s" % filename語句時,解析器按照下面的順序查找filename變量:
Local - 本地函數(shù)(show_filename)內(nèi)部,通過任何方式賦值的,而且沒有被global關(guān)鍵字聲明為全局變量的filename變量;
Enclosing - 直接外圍空間(上層函數(shù)wrapper)的本地作用域,查找filename變量(如果有多層嵌套,則由內(nèi)而外逐層查找,直至最外層的函數(shù));
Global - 全局空間(模塊enclosed.py),在模塊頂層賦值的filename變量;
Builtin - 內(nèi)置模塊(__builtin__)中預(yù)定義的變量名中查找filename變量;
在任何一層先找到了符合要求的filename變量,則不再向更外層查找。如果直到Builtin層仍然沒有找到符合要求的變量,則拋出NameError異常。這就是變量名解析的:LEGB法則。
總結(jié):
閉包最重要的使用價值在于:封存函數(shù)執(zhí)行的上下文環(huán)境;
閉包在其捕捉的執(zhí)行環(huán)境(def語句塊所在上下文)中,也遵循LEGB規(guī)則逐層查找,直至找到符合要求的變量,或者拋出異常。
5. 裝飾器語法糖(syntax sugar)
那么閉包和裝飾器又有什么關(guān)系呢?
上文提到閉包的重要特性:封存上下文,這一特性可以巧妙的被用于現(xiàn)有函數(shù)的包裝,從而為現(xiàn)有函數(shù)更加功能。而這就是裝飾器。
還是舉個例子,代碼如下:
#alist = [1, 2, 3, ..., 100] -- 1+2+3+...+100 = 5050
def lazy_sum():
return reduce(lambda x, y: x+y, alist)
我們定義了一個函數(shù)lazy_sum,作用是對alist中的所有元素求和后返回。alist假設(shè)為1到100的整數(shù)列表:
alist = range(1, 101)
但是出于某種原因,我并不想馬上返回計算結(jié)果,而是在之后的某個地方,通過顯示的調(diào)用輸出結(jié)果。于是我用一個wrapper函數(shù)對其進行包裝:
def wrapper():
alist = range(1, 101)
def lazy_sum():
return reduce(lambda x, y: x+y, alist)
return lazy_sum
lazy_sum = wrapper() #wrapper() 返回的是lazy_sum函數(shù)對象
if __name__ == "__main__":
lazy_sum() #5050
這是一個典型的Lazy Evaluation的例子。我們知道,一般情況下,局部變量在函數(shù)返回時,就會被垃圾回收器回收,而不能再被使用。但是這里的alist卻沒有,它隨著lazy_sum函數(shù)對象的返回被一并返回了(這個說法不準確,實際是包含在了lazy_sum的執(zhí)行環(huán)境中,通過__globals__),從而延長了生命周期。
當在if語句塊中調(diào)用lazy_sum()的時候,解析器會從上下文中(這里是Enclosing層的wrapper函數(shù)的局部作用域中)找到alist列表,計算結(jié)果,返回5050。
當你需要動態(tài)的給已定義的函數(shù)增加功能時,比如:參數(shù)檢查,類似的原理就變得很有用:
def add(a, b):
return a+b
這是很簡單的一個函數(shù):計算a+b的和返回,但我們知道Python是 動態(tài)類型+強類型 的語言,你并不能保證用戶傳入的參數(shù)a和b一定是兩個整型,他有可能傳入了一個整型和一個字符串類型的值:
In [2]: add(1, 2)
Out[2]: 3
In [3]: add(1.2, 3.45)
Out[3]: 4.65
In [4]: add(5, 'hello')
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
/home/chiyu/ipython-input-4-f2f9e8aa5eae in module()
---- 1 add(5, 'hello')
/home/chiyu/ipython-input-1-02b3d3d6caec in add(a, b)
1 def add(a, b):
---- 2 return a+b
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
于是,解析器無情的拋出了一個TypeError異常。
動態(tài)類型:在運行期間確定變量的類型,python確定一個變量的類型是在你第一次給他賦值的時候;
強類型:有強制的類型定義,你有一個整數(shù),除非顯示的類型轉(zhuǎn)換,否則絕不能將它當作一個字符串(例如直接嘗試將一個整型和一個字符串做+運算);
因此,為了更加優(yōu)雅的使用add函數(shù),我們需要在執(zhí)行+運算前,對a和b進行參數(shù)檢查。這時候裝飾器就顯得非常有用:
import logging
logging.basicConfig(level = logging.INFO)
def add(a, b):
return a + b
def checkParams(fn):
def wrapper(a, b):
if isinstance(a, (int, float)) and isinstance(b, (int, float)): #檢查參數(shù)a和b是否都為整型或浮點型
return fn(a, b) #是則調(diào)用fn(a, b)返回計算結(jié)果
#否則通過logging記錄錯誤信息,并友好退出
logging.warning("variable 'a' and 'b' cannot be added")
return
return wrapper #fn引用add,被封存在閉包的執(zhí)行環(huán)境中返回
if __name__ == "__main__":
#將add函數(shù)對象傳入,fn指向add
#等號左側(cè)的add,指向checkParams的返回值wrapper
add = checkParams(add)
add(3, 'hello') #經(jīng)過類型檢查,不會計算結(jié)果,而是記錄日志并退出
注意checkParams函數(shù):
首先看參數(shù)fn,當我們調(diào)用checkParams(add)的時候,它將成為函數(shù)對象add的一個本地(Local)引用;
在checkParams內(nèi)部,我們定義了一個wrapper函數(shù),添加了參數(shù)類型檢查的功能,然后調(diào)用了fn(a, b),根據(jù)LEGB法則,解釋器將搜索幾個作用域,并最終在(Enclosing層)checkParams函數(shù)的本地作用域中找到fn;
注意最后的return wrapper,這將創(chuàng)建一個閉包,fn變量(add函數(shù)對象的一個引用)將會封存在閉包的執(zhí)行環(huán)境中,不會隨著checkParams的返回而被回收;
當調(diào)用add = checkParams(add)時,add指向了新的wrapper對象,它添加了參數(shù)檢查和記錄日志的功能,同時又能夠通過封存的fn,繼續(xù)調(diào)用原始的add進行+運算。
因此調(diào)用add(3, 'hello')將不會返回計算結(jié)果,而是打印出日志:
chiyu@chiyu-PC:~$ python func.py
WARNING:root:variable 'a' and 'b' cannot be added
有人覺得add = checkParams(add)這樣的寫法未免太過麻煩,于是python提供了一種更優(yōu)雅的寫法,被稱為語法糖:
@checkParams
def add(a, b):
return a + b
這只是一種寫法上的優(yōu)化,解釋器仍然會將它轉(zhuǎn)化為add = checkParams(add)來執(zhí)行。
6. 回歸問題
def addspam(fn):
def new(*args):
print "spam,spam,spam"
return fn(*args)
return new
@addspam
def useful(a,b):
print a**2+b**2
首先看第二段代碼:
@addspam裝飾器,相當于執(zhí)行了useful = addspam(useful)。在這里題主有一個理解誤區(qū):傳遞給addspam的參數(shù),是useful這個函數(shù)對象本身,而不是它的一個調(diào)用結(jié)果;
再回到addspam函數(shù)體:
return new 返回一個閉包,fn被封存在閉包的執(zhí)行環(huán)境中,不會隨著addspam函數(shù)的返回被回收;
而fn此時是useful的一個引用,當執(zhí)行return fn(*args)時,實際相當于執(zhí)行了return useful(*args);
最后附上一張代碼執(zhí)行過程中的引用關(guān)系圖,希望能幫助你理解:
在Python中,一個函數(shù)的返回值可以直接輸出,示例代碼如下:
# 定義一個函數(shù)
def add(a, b):
return a + b
# 調(diào)用函數(shù)并輸出返回值
print(add(1, 2))
在這段代碼中,我們首先定義了一個名為add的函數(shù),該函數(shù)接收兩個參數(shù)a和b,并通過return語句返回它們的和。接著,我們調(diào)用該函數(shù)并傳入?yún)?shù)1和2,并使用print函數(shù)輸出函數(shù)的返回值,即3。
請注意,上面的代碼只是一個示例,實際應(yīng)用中可能需要根據(jù)實際情況進行更多的處理,比如考慮函數(shù)沒有返回值等情況。
def 函數(shù)名():? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
? ?函數(shù)體? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ?return? 返回值? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
def 函數(shù)名(非可選參數(shù),可選參數(shù)):
???函數(shù)體?
return 返回值
def 函數(shù)名(參數(shù),*b):
? ? 函數(shù)體
? ? return 返回值
函數(shù)名 = lambda 參數(shù) : 表達式
例1:f = lambda x , y? :? x + y? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
調(diào)用:f(6 + 8)? ? ?輸出:14? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
例2:?f = lambda : "沒有參數(shù)的lambda函數(shù)!"
調(diào)用:?print(f())? ? 輸出: 沒有參數(shù)的lambda函數(shù)!
(1)unpack tuple和list, 可以讓函數(shù)返回多個值
def count():
return (1, 2, 3) # 或者 return [1, 2, 3]
# 把列表解包,把1 2 3 分別賦值給 a b c
a, b, c = count()
print a, b, c
# 輸出 1, 2, 3
(2)假設(shè)你知道Python的dict類型。Python中,在函數(shù)中定義一個變量的時候,會在一個隱藏的叫l(wèi)ocals的dict里面插入key-value,其中key是變量名,value是變量值。而引用一個變量的時候,則首先會在這個叫l(wèi)ocals的dict里面,根據(jù)變量名作為key,去查對應(yīng)的值。
var = 1 # 你可以認為這里進行了 locals['var'] = 1 的操作
print var # 在對var變量進行求值的時候,就在locals['var']里面找var變量對應(yīng)的值
(3)for循環(huán)中,每次循環(huán)只是給 `i` 重新綁定值
for i in (1, 2, 3):
print i
print i
# 一次輸入 1 2 3 3
每次`for i in (1, 2, 3)`相當于在`print i`之前,進行了
`locals['i'] = 1`
`locals['i'] = 2`
`locals['i'] = 3`
的操作
所以最后的`print i`再去locals字典里面找`i`的時候,就變成 3 了。
(4)閉包是 一個函數(shù)加上這個函數(shù)引用的外部變量
var = 1
def f():
print var
# 這里的閉包是函數(shù) f 和 f 引用的外部變量 var
def count():
var2 = 2
def f():
print var2
# 這里的閉包是函數(shù) f 和 f 引用的外部變量 var2
return f
拿第一個函數(shù) f 來說。在 f 運行的時候,解釋器拿著'var'這個字符串去locals字典里面找,發(fā)現(xiàn)找不到,于是在closure字典里面找,最后closure字典里面找,你可以認為就是找closure['var'],然后發(fā)現(xiàn)找到對應(yīng)的值。count里面的 f 函數(shù)同理。
(為了容易理解,我這里說謊了。實際上 f 壓根沒有closure,count里面的 f 才有。其實closure壓根不是像locals那樣的字典)
(5)函數(shù)定義時,函數(shù)只是記錄變量的名字。
要區(qū)分什么是名字,什么是值。
`i = 1`這里 i 只是名字,只是一個字符串 'i' 。這句話運行完,locals['i'] = 1,就說 i 對應(yīng)的值是1
def count():
fs = []
for i in range(1, 4):
# 定義一個函數(shù),等價于運行了 locals['f'] = 真正生成的函數(shù)
# 每次循環(huán),這里都會重新生成一個函數(shù),然后把重新生成的函數(shù)賦值給 locals['f']
def f():
return i * i # 引用了'i'這個名字,但并不是引用了'i'對應(yīng)的值
# 等價于 locals['fs'].append(locals['f'])
# f 不是函數(shù),它只是一個名字'f'。f 引用的東西,也就是locals['f']才是真正的函數(shù)
fs.append(f)
# 于是這個for循環(huán)生成了三個函數(shù),這三個函數(shù)是沒有名字的,這個函數(shù)運行完后,它們跟'f'這個名字就毛關(guān)系都沒有了(是的我說慌了,但可以先不管)
# 把整個列表返回,這個列表包含了三個函數(shù)
return fs
# count()返回三個函數(shù)的列表,unpack 列表的語法把列表中的三個函數(shù)抽出來,重新給他們命名為 f1, f2, f3
# 也就是說,
# locals['f1'] = 列表中的第1個函數(shù)
# locals['f2'] = 列表中的第2個函數(shù)
# locals['f3'] = 列表中的第3個函數(shù)
# 這三個函數(shù)跟'f'這個名字現(xiàn)在毛關(guān)系都沒有。(其實是有的,但為了說明需要簡化,現(xiàn)在你可以完全不管括號里面說的話)
f1, f2, f3 = count()
print f1(), f2(), f3()
# 好了我們運行它們,輸入都是 9
# def f():
# return i * i
這是因為 f1 現(xiàn)在對應(yīng)的函數(shù),里面引用了 'i' 這個字符串,我們根據(jù) 'i '這個字符串去找它對應(yīng)的值,先找到 f 當前的locals字典,發(fā)現(xiàn)沒有,因為函數(shù)定義的時候沒有定義 i 變量。然后再去closure['i']里面找,因為Python是通過closure字典實現(xiàn)閉包的(就當它是對的好不好),所以我們可以在closure['i']找到值,這個值就是我們上一次運行的時候count函數(shù)里面殘留的locals['i'],而由于for循環(huán)三遍之后,locals['i'] == 3,所以找到 i 的值就是3。所以最后輸出都是9