Python 嵌套函数中的局部变量

好吧，请耐心听我说，我知道这看起来会非常复杂，但请帮助我理解发生了什么

from functools import partial

class Cage(object):
    def __init__(self, animal):
        self.animal = animal

def gotimes(do_the_petting):
    do_the_petting()

def get_petters():
    for animal in ['cow', 'dog', 'cat']:
        cage = Cage(animal)

        def pet_function():
            print "Mary pets the " + cage.animal + "."

        yield (animal, partial(gotimes, pet_function))

funs = list(get_petters())

for name, f in funs:
    print name + ":", 
    f()

给出：

cow: Mary pets the cat.
dog: Mary pets the cat.
cat: Mary pets the cat.

所以基本上，为什么我没有得到三种不同的动物？

cage

是否已“打包”到嵌套函数的本地范围中？如果不是，调用嵌套函数如何查找局部变量

---

我知道遇到这类问题通常意味着“做错了”，但我想知道会发生什么。

嵌套函数在执行时从父作用域查找变量，而不是在定义时

编译函数体，验证“自由”变量（函数本身未通过赋值定义），然后将其作为闭包单元绑定到函数，代码使用索引引用每个单元

pet_函数因此有一个自由变量（
cage
），然后通过索引0的闭合单元格引用该变量。闭包本身指向
get_peters
函数中的局部变量
cage

当您实际调用函数时，该闭包随后用于在调用函数时查看周围范围中的
cage
值。问题就在这里。当您调用函数时，
get\u peters
函数已经完成了对结果的计算。在执行过程中的某个时间点，将
cage
局部变量分配给
'cow'
、
'dog'
和
'cat'
字符串，但在函数末尾，
cage
包含最后一个值
'cat'
。因此，当您调用每个动态返回的函数时，都会打印值
'cat'

解决方法是不要依赖闭包。您可以改为使用分部函数、创建新函数作用域或将变量绑定为关键字参数的默认值


部分函数示例，使用：


创建新范围示例：

def scoped_cage(cage=None):
    def pet_function():
        print "Mary pets the " + cage.animal + "."
    return pet_function

yield (animal, partial(gotimes, scoped_cage(cage)))


将变量绑定为关键字参数的默认值：

def pet_function(cage=cage):
    print "Mary pets the " + cage.animal + "."

yield (animal, partial(gotimes, pet_function))



无需在循环中定义
作用域的
函数，编译只发生一次，而不是在循环的每次迭代中进行。
这源于以下内容

for i in range(2): 
    pass

print(i)  # prints 1

迭代后，
i
的值被延迟存储为其最终值

作为生成器，该函数可以工作（即依次打印每个值），但当转换为列表时，它会在生成器上运行，因此所有对
cage
（
cage.animal
）返回cats。
我的理解是，在实际调用生成的pet_函数时，在父函数名称空间中查找cage，而不是在调用之前

所以当你这么做的时候

funs = list(get_petters())

您将生成3个函数，它们将找到最后创建的框架

如果将上一个循环替换为：

for name, f in get_petters():
    print name + ":", 
    f()

您将实际获得：

cow: Mary pets the cow.
dog: Mary pets the dog.
cat: Mary pets the cat.

让我们简化这个问题。定义：

def get_petters():
    for animal in ['cow', 'dog', 'cat']:
        def pet_function():
            return "Mary pets the " + animal + "."

        yield (animal, pet_function)

然后，就像问题中一样，我们得到：

>>> for name, f in list(get_petters()):
...     print(name + ":", f())

cow: Mary pets the cat.
dog: Mary pets the cat.
cat: Mary pets the cat.

但是如果我们避免先创建
列表（）
：

>>> for name, f in get_petters():
...     print(name + ":", f())

cow: Mary pets the cow.
dog: Mary pets the dog.
cat: Mary pets the cat.

发生什么事了？为什么这种细微的差异会完全改变我们的结果


如果我们看一下
列表（get_peters（））
，从不断变化的内存地址可以清楚地看出，我们确实产生了三种不同的函数：

>>> list(get_petters())

[('cow', <function get_petters.<locals>.pet_function at 0x7ff2b988d790>),
 ('dog', <function get_petters.<locals>.pet_function at 0x7ff2c18f51f0>),
 ('cat', <function get_petters.<locals>.pet_function at 0x7ff2c14a9f70>)]

对于这两个循环，对象在整个迭代过程中保持不变。但是，正如预期的那样，它引用的特定
str
在第二个循环中有所不同。
cell
对象指的是
animal
，它是在调用
get\u peters（）
时创建的。但是，
animal
会在生成器函数运行时更改它所指的
str
对象

在第一个循环中，在每次迭代期间，我们创建所有的
f
s，但是我们只在生成器
get_peters（）
完全耗尽并且已经创建了一个
函数列表之后才调用它们

在第二个循环中，在每次迭代期间，我们暂停
get_peters（）
生成器，并在每次暂停后调用
f
。因此，我们最终在生成器函数暂停时检索
animal
的值

正如@Claudiu对a的回答：

创建了三个独立的函数，但每个函数都有定义它们的环境的闭包——在本例中，是全局环境（如果循环放置在另一个函数中，则是外部函数的环境）。但这正是问题所在——在这种环境中，
animal
发生了变异，闭包都引用了相同的
animal

[编者注：
i
已更改为
animal
]

尝试在['cat'、'dog'、'cow'中为动物添加
。
。。。我相信会有人来解释这一点——这是Python的一个例子：）今天我在写工作脚本时把头撞在墙上3个小时。你的最后一点非常重要，也是我遇到这个问题的主要原因。在我的代码中，我有大量使用闭包的回调，但在循环中尝试同样的技术让我受益匪浅。
>>> list(get_petters())

[('cow', <function get_petters.<locals>.pet_function at 0x7ff2b988d790>),
 ('dog', <function get_petters.<locals>.pet_function at 0x7ff2c18f51f0>),
 ('cat', <function get_petters.<locals>.pet_function at 0x7ff2c14a9f70>)]

>>> for _, f in list(get_petters()):
...     print(f(), f.__closure__)

Mary pets the cat. (<cell at 0x7ff2c112a9d0: str object at 0x7ff2c3f437f0>,)
Mary pets the cat. (<cell at 0x7ff2c112a9d0: str object at 0x7ff2c3f437f0>,)
Mary pets the cat. (<cell at 0x7ff2c112a9d0: str object at 0x7ff2c3f437f0>,)

>>> for _, f in get_petters():
...     print(f(), f.__closure__)

Mary pets the cow. (<cell at 0x7ff2b86b5d00: str object at 0x7ff2c1a95670>,)
Mary pets the dog. (<cell at 0x7ff2b86b5d00: str object at 0x7ff2c1a952f0>,)
Mary pets the cat. (<cell at 0x7ff2b86b5d00: str object at 0x7ff2c3f437f0>,)