[lambda x: x*i for i in range(4)] 详细解析+LEGB规则 闭包原理

转自：http://www.cnblogs.com/shiqi17/p/9608195.html

一、问题描述

fun = [lambda x: x*i for i in range(4)]
for item in fun:
    print(item(1))
    
上述式子的输出结果：
预计结果为：0, 1, 2, 3
实际输出为：3, 3, 3, 3

原理：i 在外层作用域

lambda x: x*i 为内层（嵌）函数，他的命名空间中只有 {'x': 1} 没有 i ，
所以运行时会向外层函数（这儿是列表解析式函数 [ ]）的命名空间中请求 i 
而当列表解析式运行时，列表解析式命名空间中的 i 经过循环依次变化为 0->1->2->3 最后固定为 3 ，
所以当 lambda x: x*i 内层函数运行时，去外层函数取 i 每次都只能取到 3

解决办法：变闭包作用域为局部作用域

给内层函数 lambda x: x*i 增加参数，命名空间中有了用来存储每次的 i ,
即改成 [lambda x, i=i: x*i for i in range(4)] 这样每一次，内部循环生成一个lambda 函数时，
都会把 --i--作为默认参数传入lambda的命名空间
循环4次实际lambda表达式为：
第一次：lambda x, i=0 第二次：lambda x, i=1 第三次：lambda x, i=2 第四次：lambda x, i=3

fun = [lambda x, i=i: x*i for i in range(4)]
for item in fun:
    print(item(1))

#输出结果为：
0
1
2
3

二、上面看不懂就看这儿
函数fun = [lambda x: x*i for i in range(4)]等价于：如下函数

def func():
    fun_lambda_list = []

    for i in range(4):
        def lambda_(x):
            return x*i
        fun_lambda_list.append(lambda_)
        
    return fun_lambda_list

查看该函数命名空间及 I 值变化：

def func():
    fun_lambda_list = []
    for i in range(4):
        def lambda_(x):
            print('Lambda函数中 i {} 命名空间为：{}:'.format(i, locals()))
            return x*i
        fun_lambda_list.append(lambda_)
        print('外层函数 I 为：{} 命名空间为:{}'.format(i, locals()))

    return fun_lambda_list

fl = func()
fl[0](1)
fl[1](1)
fl[2](1)
fl[3](1)

#运行结果为：
外层函数 I 为：0 命名空间为:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d04158>, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d04158>], 'i': 0}
外层函数 I 为：1 命名空间为:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d041e0>, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d04158>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d041e0>], 'i': 1}
外层函数 I 为：2 命名空间为:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d04268>, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d04158>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d041e0>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d04268>], 'i': 2}
外层函数 I 为：3 命名空间为:{'lambda_': <function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d042f0>, 'fun_lambda_list': [<function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d04158>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d041e0>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d04268>, <function func.<locals>.lambda_ at 0x7f7324d042f0>], 'i': 3}
Lambda函数中 i 3 命名空间为：{'x': 2, 'i': 3}:
Lambda函数中 i 3 命名空间为：{'x': 2, 'i': 3}:
Lambda函数中 i 3 命名空间为：{'x': 2, 'i': 3}:
Lambda函数中 i 3 命名空间为：{'x': 2, 'i': 3}:

为了排版美观，我已将输出lambda_函数地址改名为：lam函数1 2 3

外层函数I为：0 命名空间为:{'i': 0, 'lambda_': lam函数1 'fun_lambda_list': [lam函数1]}
外I：1 命空:{'i': 1, 'lambda_': lam函数2, 'fun_lambda_list': [lam函数1, lam函数2]}
外I：2 命空:{'i': 2, 'lambda_': lam函数3, 'fun_lambda_list': [lam函数1, lam函数2, lam函数3]}
外I：3 命空:{'i': 3, 'lambda_': lam函数4, 'fun_lambda_list': [lam函数1, lam函数2, lam函数3, lam函数4]}
Lambda函数中 i 3 命名空间为：{'i': 3, 'x': 1}:
Lambda函数中 i 3 命名空间为：{'i': 3, 'x': 1}:
Lambda函数中 i 3 命名空间为：{'i': 3, 'x': 1}:
Lambda函数中 i 3 命名空间为：{'i': 3, 'x': 1}:

可以看见：就像上面所说的：四次循环中外层函数命名空间中的 i 从 0–>1–>2–>3 最后固定为3，
而在此过程中内嵌函数-Lambda函数中因为没有定义 i 所以只有Lambda 函数动态运行时，
在自己命名空间中找不到 i 才去外层函数复制 i = 3 过来，结果就是所有lambda函数的 i 都为 3，
导致得不到预计输出结果：0，1，2，3 只能得到 3, 3, 3, 3

解决办法：变闭包作用域为局部作用域。

def func():
    fun_lambda_list = []
    for i in range(4):
        def lambda_(x, i= i):
            print('Lambda函数中 i {} 命名空间为：{}:'.format(i, locals()))
            return x*i
        fun_lambda_list.append(lambda_)
    return fun_lambda_list

fl = func()
res = []

res.append(fl[0](1))
res.append(fl[1](1))
res.append(fl[2](1))
res.append(fl[3](1))

print(res)

#输出结果为：
Lambda函数中 i 0 命名空间为：{'x': 1, 'i': 0}:
Lambda函数中 i 1 命名空间为：{'x': 1, 'i': 1}:
Lambda函数中 i 2 命名空间为：{'x': 1, 'i': 2}:
Lambda函数中 i 3 命名空间为：{'x': 1, 'i': 3}:
[0, 1, 2, 3]

给内层函数 lambda_增加默认参数，命名空间中有了用来存储每次的 i , 即改成 def lambda_(x, i=i) : 这样每一次，
内部循环生成一个lambda 函数时，都会把 i 作为默认参数传入lambda的命名空间
循环4次实际lambda表达式为：
第一次：lambda_( x, i=0) 第二次：lambda_(x, i=1) 第三次：lambda_(x, i=2) 第四次：lambda_(x, i=3)

这样我们就能得到预计的结果：0, 1, 2, 3

LEGB
只有函数、类、模块会产生作用域，代码块不会产生作用域。作用域按照变量的定义位置可以划分为4类：

Local(函数内部)局部作用域

Enclosing（嵌套函数的外层函数内部）嵌套作用域（闭包）

Global（模块全局）全局作用域

Built-in（内建）内建作用域

python解释器查找变量时，会按照顺序依次查找局部作用域—>嵌套作用域—>全局作用域—>内建作用域，在任意一个作用域中找到变量则停止查找，所有作用域查找完成没有找到对应的变量，则抛出 NameError: name ‘xxxx’ is not defined的异常。

人生还有意义。那一定是还在找存在的理由