lambda 函数及其参数的作用域？

Question

我需要一个回调函数，这个函数几乎在一系列图形用户界面（gui）事件中都是一样的。它的表现会根据触发它的事件稍微有所不同。对我来说，这看起来是个简单的情况，但我搞不懂这个lambda函数的奇怪行为。

下面是我简化后的代码：

def callback(msg):
    print msg

#creating a list of function handles with an iterator
funcList=[]
for m in ('do', 're', 'mi'):
    funcList.append(lambda: callback(m))
for f in funcList:
    f()

#create one at a time
funcList=[]
funcList.append(lambda: callback('do'))
funcList.append(lambda: callback('re'))
funcList.append(lambda: callback('mi'))
for f in funcList:
    f()

这段代码的输出是：

mi
mi
mi
do
re
mi

我原本期待的是：

do
re
mi
do
re
mi

为什么使用迭代器会搞得这么复杂呢？

我尝试过使用深拷贝：

import copy
funcList=[]
for m in ('do', 're', 'mi'):
    funcList.append(lambda: callback(copy.deepcopy(m)))
for f in funcList:
    f()

但这也有同样的问题。

Answer 1

当然，Python确实使用引用，但在这个情况下并不重要。

当你定义一个lambda（或者说一个函数，因为它们的行为是一样的）时，它不会在运行之前就计算这个lambda表达式：

# defining that function is perfectly fine
def broken():
    print undefined_var

broken() # but calling it will raise a NameError

比你的lambda例子更让人惊讶的是：

i = 'bar'
def foo():
    print i

foo() # bar

i = 'banana'

foo() # you would expect 'bar' here? well it prints 'banana'

简单来说，想象一下动态的：在解释之前没有任何东西被计算，这就是为什么你的代码使用的是m的最新值。

当它在执行lambda时查找m时，m是从最外层的作用域中获取的，这意味着，正如其他人所指出的；你可以通过添加另一个作用域来绕过这个问题：

def factory(x):
    return lambda: callback(x)

for m in ('do', 're', 'mi'):
    funcList.append(factory(m))

在这里，当调用lambda时，它会在lambda的定义作用域中查找x。这个x是定义在工厂函数体内的局部变量。因此，在执行lambda时使用的值将是调用工厂时传入的参数的值。就这样！

顺便说一下，我本可以把工厂定义为factory(m) [把x替换为m]，行为是一样的。我用不同的名字是为了更清楚 :)

你可能会发现Andrej Bauer也遇到了类似的lambda问题。那个博客有趣的地方在于评论区，你可以在那儿学到更多关于Python闭包的知识 :)

Answer 2

当你创建一个lambda表达式时，它并不会把它用到的外部变量的值复制一份。相反，它会保持对那个环境的引用，这样它就可以在需要的时候查找变量的值。这里只有一个变量m。在每次循环中，这个变量都会被重新赋值。循环结束后，变量m的值变成了'mi'。所以，当你之后运行你创建的那个函数时，它会在创建它的环境中查找m的值，而那个时候m的值已经是'mi'了。

解决这个问题的一个常见方法是，在创建lambda时，通过将m作为一个可选参数的默认值来捕获它的值。通常你会使用同样名字的参数，这样就不需要改动代码的主体部分：

for m in ('do', 're', 'mi'):
    funcList.append(lambda m=m: callback(m))

Answer 3

这里的问题在于变量 m 是从外部环境中获取的引用。只有参数会被保存在 lambda 的作用域中。

要解决这个问题，你需要为 lambda 创建一个新的作用域：

def callback(msg):
    print msg

def callback_factory(m):
    return lambda: callback(m)

funcList=[]
for m in ('do', 're', 'mi'):
    funcList.append(callback_factory(m))
for f in funcList:
    f()

在上面的例子中，lambda 仍然使用外部环境来找到 m，但这次是 callback_factory 的作用域，这个作用域在每次调用 callback_factory 时都会创建一次。

或者可以使用 functools.partial：

from functools import partial

def callback(msg):
    print msg

funcList=[partial(callback, m) for m in ('do', 're', 'mi')]
for f in funcList:
    f()