認識 Lambda/Closure（3）Python 對 Lambda/Closure 的支援


English

在 Python 中可以使用 def 定義函式。每個函式都是 function 的實例，所以可以指定給其他變數。例如： 
def max(m, n): return m if m > n else n print(max(10, 3)) # print 10 maximum = max print(maximum(10, 3)) # print 10
如果要在 Python 中建立匿名函式，可以使用 lambda 運算式。例如： 
max = lambda m, n: m if m > n else n print(max(10, 3)) # print 10
不同的語言在支援函式或 Lambda 時提供不同的語法。Python 簡明的語法顯然在表達函式上，優於 JavaScript。在以下的對比中，你可以明顯看出兩者在表達函式上的差異性： 
// 定義函式：JavaScript function max(n, n) { return m > n ? m : n; } # 定義函式：Python def max(m, n): return m if m > n else n // 建立匿名函式：JavaScript function(n, n) { return m > n ? m : n; }; # 建立匿名函式：Python lambda m, n: m if m > n else n
來看看另一個運用 Lambda/Closure 的例子。如果你的函式運用了某個耗時的資源，通常可以考慮將運算的結果加以重用，這是效能調整上的一個考量。方法之一是建立全域資源，並在函式中加以運用。然而，全域資源不是個好的方式。我們可以在函式中準備資源，建立一個 Closure 捕捉他，然後從函式中傳回 Closure。例如： 
import math def prepare_factor(max): # Creating a prime table is time-consuming. primes = [i for i in range(2, max) if prime[i] == 1] def factor(num): while primes[i] ** 2 <= num: if num % primes[i] == 0: list.append(primes[i]) num //= primes[i] else: i += 1 return factor factor = prepare_factor(1000) print(factor(100)) # print [2, 2, 5, 5]
在上例中，內部函式 factor 建立了 Closure 捕捉了外部函式的 primes 變數。因為函式是物件，你可以從函式中傳回他。primes 變數的生命週期現在跟隨著被傳回的函式。我們沒有將 primes 變數放在全域範圍，但仍可以重用資源。
到目前為止你可以看到，如果函式是物件，那麼就可以：
  • 被任何變數參考。
  • 不只是被動地被呼叫，還可以主動地傳入函式中，取代某個可重用流程模版中的演算法。
  • 建立 Closure 捕捉閒置變數（Free variable）並從函式中傳回。
不過，Python 的 Closure 有個重大的限制。你沒辦法對閒置變數設值。也就是說，在 Python 中，Closure 捕捉的閒置變數是唯讀的。例如： 
def func(): x = 10 def getX(): return x def setX(n): x = n # 建立區域變數 x return (gegX, setX) getX, setX = func() getX() # 10 setX(20) getX(10) # still 10
在 Python 中，首次對變數設值時就等同於建立新的區域變數。在上例中，如果呼叫 setX，事實上會在 setX 中建立區域變數 x，而不是將參數 n 指定給 func 的區域變數。這就是為何你最後會得到 10 的原因。
幸運地，在 Python 3 中，可以使用 global 或 nonlocal 關鍵字來明確指定變數的範圍，以避免這類情況。例如： 
def func(): x = 10 def getX(): return x def setX(n): nonlocal x = n return (gegX, setX) getX, setX = func() getX() # 10 setX(20) getX(10) # 20
在上例中，nonlocal 關鍵字表示 x 不會是區域變數。Python 直譯器會看看外部函式，並瞭解到 x 是從 func 的區域變數 x 捕捉而來。這次再呼叫 setX，改變的值確實就是 func 中區域變數 x 的值了。
我們已經看過 JavaScript 與 Python 對 Lambda/Closure 的支援方式。他們都是動態語言。如果使用的是靜態語言，那麼會有哪些要素需要考量？看看現有並且支援 Lambda/Closure 的靜態語言，從中瞭解一些經驗似乎是個不錯的方式。這也是下一篇文章要看的內容，我們會來看看 Scala 如何支援 Lambda/Closure。