python——闭包要小心

观看以下代码：

def a_function():
    flist = []
    for x in range(3):
        flist.append(lambda: x)
    return flist

for f in a_function():
	f()

输出是（py3.10）：

2
2
2

这是因为flist.append(lambda: x)中的lambda: x是一个闭包，它的内部引用了它外部定义的x。

通常的理解是，“闭包”相当于把外层的变量“包”进了函数里，这个变量在函数内部会一直保持“包进去”的值。但事实并非如此，闭包内并不保留变量值，而是在被调用时顺着局部 -> 更上层局部 -> 全局 -> 内置的顺序找变量。
也就是说，闭包其实和使用全局变量差不多。（而闭包需要被刻意实现的原因是，在外层函数退出后，外层命名空间就不存在了，闭包需要改变这个行为，让内层函数需要使用的变量在在外层函数退出后继续保留）

说回这一段，在最后一行调用f时，f会回到a_function内的命名空间找x，而在for循环完成后，x的值停在了最后一次循环的值：2。所以调用列表中的函数输出的都是2。

事实上，不用闭包也会遇上一样的问题：

flist = []
for x in range(3):
    flist.append(lambda: x)

for f in flist:
	f()

现在我们拿掉a_function，让x成为全局变量，结果如何呢？
输出是（py3.10）：

2
2
2

原理和上面基本相同：在最后一行调用f时，f会到全局命名空间找x，而在for循环完成后，x的值停在了最后一次循环的值：2。所以调用列表中的函数输出的都是2。

那么如何实现我想要的“把值封进一个函数里”呢？

一个简单的方法是套一层函数调用：

def gen_lambda_expr(x):
	return lambda: x

def a_function():
    flist = []
    for x in range(3):
        flist.append(gen_lambda_expr(x))
    return flist

for f in a_function():
	f()

输出是（py3.10）：

0
1
2

原理是：在每次调用gen_lambda_expr时，x的值被传入gen_lambda_expr，而对于int、float等不可变基本类型，它如字面意思，永不改变。于是，x的值就被“封入”了gen_lambda_expr的内部命名空间。而f的x值会从gen_lambda_expr的内部命名空间获取，也就相当于“封入”了f中。

一个较直观的方法是，使用偏函数，限制在于参数顺序：

from functools import partial

def a_function():
    flist = []
    for x in range(3):
        flist.append(partial(lambda x: x, x))
    return flist

for f in a_function():
	f()

输出是（py3.10）：

0
1
2

如果想实现更完全的控制，可以用一个实现__call__方法的类的对象作为函数：

class SaveValue:
    def __init__(self, x):
        self.value = x
    def __call__(self):
        return self.value

def a_function():
    flist = []
    for x in range(3):
        flist.append(SaveValue(x))
    return flist

for f in a_function():
	f()

输出是（py3.10）：

0
1
2