从Python函数返回多个值的替代方案

Question

在支持返回多个值的编程语言中，通常的做法是使用元组。

选项：使用元组

考虑一个简单的例子：

def f(x):
  y0 = x + 1
  y1 = x * 3
  y2 = y0 ** y3
  return (y0, y1, y2)

不过，当返回的值越来越多时，这种方法就会出现问题。如果你想返回四个或五个值呢？当然，你可以继续使用元组，但很容易就会忘记每个值的位置。而且在你想要接收这些值的地方，拆解它们也显得很麻烦。

选项：使用字典

接下来一个合理的步骤是引入某种“记录表示法”。在Python中，最明显的做法是使用dict。

考虑以下内容：

def g(x):
  y0 = x + 1
  y1 = x * 3
  y2 = y0 ** y3
  return {'y0': y0, 'y1': y1 ,'y2': y2}

（为了明确，y0、y1和y2只是抽象的标识符。实际上，你应该使用有意义的标识符。）

现在，我们有了一种机制，可以从返回的对象中提取特定的成员。例如：

result['y0']

选项：使用类

不过，还有另一种选择。我们可以返回一个专门的结构。我在这里以Python为例，但我相信这也适用于其他语言。实际上，如果你在C语言中工作，这可能是你唯一的选择。接下来：

class ReturnValue:
  def __init__(self, y0, y1, y2):
     self.y0 = y0
     self.y1 = y1
     self.y2 = y2

def g(x):
  y0 = x + 1
  y1 = x * 3
  y2 = y0 ** y3
  return ReturnValue(y0, y1, y2)

在Python中，前两种方法在实现上可能非常相似——毕竟{ y0, y1, y2 }最终只是ReturnValue内部__dict__中的条目。

不过，Python还为小对象提供了一个额外的特性，叫做__slots__属性。这个类可以表示为：

class ReturnValue(object):
  __slots__ = ["y0", "y1", "y2"]
  def __init__(self, y0, y1, y2):
     self.y0 = y0
     self.y1 = y1
     self.y2 = y2

来自Python参考手册：

__slots__声明接受一系列实例变量，并为每个实例保留足够的空间来存放每个变量的值。这样可以节省空间，因为每个实例不会创建__dict__。

选项：使用数据类（Python 3.7+）

使用Python 3.7的新数据类，可以返回一个自动添加特殊方法、类型和其他有用工具的类：

@dataclass
class Returnvalue:
    y0: int
    y1: float
    y3: int

def total_cost(x):
    y0 = x + 1
    y1 = x * 3
    y2 = y0 ** y3
    return ReturnValue(y0, y1, y2)

选项：使用列表

还有一个我之前忽略的建议，来自Bill the Lizard：

def h(x):
  result = [x + 1]
  result.append(x * 3)
  result.append(y0 ** y3)
  return result

不过，我个人最不喜欢这种方法。我想我受到Haskell的影响，混合类型的列表总让我感到不舒服。在这个特定的例子中，列表并不是混合类型，但理论上是可以的。

以这种方式使用的列表在我看来并没有比元组更有优势。实际上，在Python中，列表和元组之间唯一的真正区别是，列表是可变的，而元组则不可变。

我个人倾向于沿用函数式编程的惯例：使用列表来处理相同类型的任意数量元素，而使用元组来处理固定数量的预定类型元素。

问题

经过这么长的引言，接下来就是不可避免的问题。你认为哪种方法最好？

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