lambda 表达式如何在实例化之前引用自身？

Question

为了好玩，我尝试用 lambda 函数创建一个链表。我尝试了这个小代码作为第一步，但在面临无限循环后我的实验很快就结束了：

import itertools

stack = lambda: ("c", None)
stack = lambda: ("b", stack)
stack = lambda: ("a", stack)
for _ in itertools.count():
    _, stack = stack()
    print(_)

预期输出：

a
b
c
TypeError: 'NoneType' object is not callable

实际产量：

a  
a
a
...

我希望第二个 lambda 携带对第一个 lambda 的本地（对第二个 lambda）引用，第三个 lambda 携带对第二个 lambda 的本地（对第三个 lambda）引用。

出乎意料的是，第三个 lambda 返回对其自身的引用，从而使出栈永远在同一个 lambda 上循环。这不是预期的，因为堆栈在创建 lambda 时指向前一个 lambda。 lambda 如何在创建之前就拥有对自身的引用？

正如我们在Python Tutor（示例的永久链接）中看到的，每个 lambda 都被新的 lambda 替换，每次都引用自身（第一个返回 None 作为元组的第二个元素的除外）：

这对我来说没有意义，因为 Python 的 Call by Object 行为，以及我如何理解 lambda 函数在其闭包中携带一个指向该值的单元格（例如，可通过

stack.__closure__

访问），但在本例中，没有闭包，甚至将代码放入函数中时也会创建一个引用 lambda 表达式本身的单元格：

>>> def make_stack():
...     stack = lambda: ("c", None)
...     stack = lambda: ("b", stack)
...     stack = lambda: ("a", stack)
...     return stack
... 
>>> stack = make_stack()
>>> stack.__closure__[0].cell_contents is stack
True

lambda 怎么可能拥有对自身的引用，一个甚至还没有创建的对象？

Answer 1

lambda 表达式如何在实例化之前引用自身？

与函数调用自身执行递归调用的方式相同。

在 Python 中，函数的作用域（不仅仅是 lambda）仅限于其参数和来自外部作用域的任何引用。通过对象调用仅涉及参数，这意味着对外部作用域变量的 lambda（和函数）引用将访问这些变量的外部作用域值，而不是它们在函数定义中的当前值。因此，当调用 lambda（或函数）时，它会使用调用时引用变量的最新值。

例如：

>>> ham = lambda: bacon
>>> ham()
NameError: name 'bacon' is not defined
>>> bacon = 142
>>> ham()
142

这里，lambda 函数

ham

引用变量

bacon

。当调用

ham

时，它返回

bacon

的当前值，即

142

，而不是定义 lambda 时的值。

与此类似：

>>> def ham():
...     return bacon
>>> ham()
NameError: name 'bacon' is not defined
>>> bacon = 142
>>> ham()
142

这种行为也适用于闭包。即使 lambda 从已退出的作用域捕获变量，它也会保留对这些变量的引用。但是，它将始终使用变量的最新值。例如：

>>> def spam():
...    ham = lambda: bacon
...    bacon = 142
...    return ham
...
>>> eggs = spam()
>>> eggs()
142

在此示例中，即使在函数 spam 退出后，lambda 函数

ham

仍保留对

bacon

的引用。当调用

eggs()

（返回的 lambda）时，它会计算引用

bacon

并返回其最后一个值

142

。

如果您希望 lambda 在定义时使用特定值，而不是跟踪稍后可能更改的变量，则可以在 lambda 中使用默认参数。这允许您将当前值显式传递给 lambda 并避免更新引用：

lambda spam=eggs: spam  # return the value eggs had when the lambda was created

此技术“锁定”鸡蛋的价值作为默认参数垃圾邮件。

以下是应用此原理修复原始代码的示例：

import itertools

stack = lambda c="c", s=None: (c, s)
stack = lambda c="b", s=stack: (c, s)
stack = lambda c="a", s=stack: (c, s)
for _ in itertools.count():
    _, stack = stack()
    print(_)

输出：

a
b
c
TypeError: 'NoneType' object is not callable