Локальные переменные в вложенных функциях Python

Хорошо, медведь со мной на этом, я знаю, что это будет выглядеть ужасно запутанным, но, пожалуйста, помогите мне понять, что происходит.

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()

дает:

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

Итак, в основном, почему я не получаю трех разных животных? Разве не cage 'упакован' в локальную область вложенной функции? Если нет, то как вызов вложенной функции ищет локальные переменные?

Я знаю, что выполнение таких проблем обычно означает, что один из них "делает это неправильно", но я хотел бы понять, что происходит.

Ответ 1

Вложенная функция ищет переменные из родительской области при ее выполнении, а не при определении.

Тело функции скомпилировано, а "свободные" переменные (не определенные в самой функции по назначению) проверяются, а затем привязываются как замыкающие ячейки к функции, причем код использует индекс для ссылки на каждую ячейку. pet_function образом, pet_function имеет одну свободную переменную (cage), которая затем ссылается через ячейку замыкания, индекс 0. Сама закрытие указывает на локальную переменную cage в функции get_petters.

Когда вы на самом деле вызываете функцию, это закрытие затем используется для просмотра значения cage в окружающей области в момент вызова функции. Здесь кроется проблема. К тому моменту, когда вы вызываете свои функции, функция get_petters уже выполняется, вычисляя ее. Локальная переменная cage в какой-то момент во время этого выполнения была назначена каждой из строк 'cow', 'dog' и 'cat', но в конце этой функции cage содержит последнее значение 'cat'. Таким образом, когда вы вызываете каждую из динамически возвращенных функций, вы получаете значение 'cat'.

Обход - это не полагаться на закрытие. Вместо этого вы можете использовать частичную функцию, создать новую область функций или привязать переменную как значение по умолчанию для параметра ключевого слова.

Пример частичной функции, используя functools.partial():

from functools import partial

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

yield (animal, partial(gotimes, partial(pet_function, cage=cage)))

Пример создания новой области:

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

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

Привязка переменной в качестве значения по умолчанию для параметра ключевого слова:
```
def pet_function(cage=cage):
    print "Mary pets the " + cage.animal + "."

yield (animal, partial(gotimes, pet_function))
```

Нет необходимости определять функцию scoped_cage в цикле, компиляция выполняется только один раз, а не на каждой итерации цикла.

Ответ 2

Мое понимание заключается в том, что клетка просматривается в пространстве имен родительских функций, когда вызываемая функция pet_function фактически вызывается, а не раньше.

Итак, когда вы делаете

funs = list(get_petters())

Вы создаете 3 функции, которые найдут последнюю созданную клетку.

Если вы замените свой последний цикл следующим образом:

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

Фактически вы получите:

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

Ответ 3

Это происходит из следующего

for i in range(2): 
    pass

print i is 1

после итерации значение i лениво сохраняется как его окончательное значение.

В качестве генератора функция будет работать (т.е. печатать каждое значение по очереди), но при преобразовании в список, который он запускает через генератор, поэтому все вызовы cage (cage.animal) вернуть кошек.