Python闭包探幽

我们想生成一组底数不同的指数函数。

Edition 1

def makeFunc():
    return [lambda x: base**x for base in range(5)]

acts = makeFunc()

[act(2) for act in acts]
>> [16, 16, 16, 16, 16]

base都是4,为什么?我推测,出于效率考虑,python函数并不在定义时“解引用”任何变量。也就是说,将base替换为0, 1...4的操作并没有在定义时发生。而在运行时,base已然为4。


下面是makeFunc的字节码,上述行为的线索就在其中。

  2           0 LOAD_CONST               1 (<code object <listcomp> at 0x0000018B42A70300, line 2>)
              2 LOAD_CONST               2 ('makeFunc.<locals>.<listcomp>')
              4 MAKE_FUNCTION            0
              6 LOAD_GLOBAL              0 (range)
              8 LOAD_CONST               3 (5)
             10 CALL_FUNCTION            1
             12 GET_ITER
             14 CALL_FUNCTION            1
             16 RETURN_VALUE

Disassembly of <code object <listcomp> at 0x0000018B42A70300, line 2>:
  2           0 BUILD_LIST               0
              2 LOAD_FAST                0 (.0)
        >>    4 FOR_ITER                16 (to 22)
              6 STORE_DEREF              0 (base)
              8 LOAD_CLOSURE             0 (base)
             10 BUILD_TUPLE              1
             12 LOAD_CONST               0 (<code object <lambda> at 0x0000018B42A70270, line 2>)
             14 LOAD_CONST               1 ('makeFunc.<locals>.<listcomp>.<lambda>')
             16 MAKE_FUNCTION            8
             18 LIST_APPEND              2
             20 JUMP_ABSOLUTE            4
        >>   22 RETURN_VALUE

Disassembly of <code object <lambda> at 0x0000018B42A70270, line 2>:
  2           0 LOAD_DEREF               0 (base)
              2 LOAD_FAST                0 (x)
              4 BINARY_POWER
              6 RETURN_VALUE

注意观察第三段字节码,即<code object <lambda>>部分。这段字节码显示出lambda函数的运行过程:

  • 解引用外部变量(base)
  • 加载本地变量(x)
  • 二元幂运算
  • 返回。

这说明,lambda函数被调用时,名称base的解引用才会发生。如果base在函数定义时就被替换,这里的字节码应该是加载常数才对。

以上讨论让我们对python变量解引用的时机有了如下认识:

python变量在执行时解引用


Edition 2

def makeAction(base):
    return lambda x: base**x

acts = [makeAction(i) for i in range(5)]

[act(2) for act in acts]
>> [0, 1, 4, 9, 16]

为每个lambda制作一个独立的闭包,顺利做出了5个不一样的函数。

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