Python 中的 lambda 函数和嵌套函数

Python 中的 lambda 函数

Lambda 函数是基于单行表达式的匿名函数。就像用def关键字定义常规函数一样，lambda关键字用于定义匿名函数。Lambda函数仅限于单行。这意味着它们不能使用多个语句，也不能使用return语句。在计算完单行表达式后，返回值会自动返回。

lambda函数可以在任何使用常规函数的地方使用。lambda函数最简单、最方便的用法是与map、reduce和filter函数一起使用。当希望使代码更简洁时，Lambda函数很有帮助。

之前我们讨论过map、filter，现在我们重用之前的代码，演示一下定义和使用 lambda 函数。请参考下面的代码：

myList = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

new_list = list(map(lambda x: x * x, myList))
print(new_list)

new_list = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, myList))
print(new_list)

以上代码的输出结果是：

[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
[2, 4, 6, 8, 10]

尽管代码变得更加简洁了，但是 lambda 表达式是不能复用的，并且也不容易维护。这和其它编程语言，比如 C++ 中的 lambda 表达式有很大不同。在 C++ 里，lambda 表达式可以实现任意复杂的功能。在 Python 中，只有当实现的功能非常简单时，使用 lambda 函数比较合适。不过，Python 中的嵌套函数很强大，建议使用。

嵌套函数（内部函数）

当我们在现有函数中添加一个函数时，它被称为内部函数或嵌套函数。使用内部函数的好处是，它们可以直接访问外部函数作用域中已定义或可用的变量。创建内部函数与使用def关键字并进行适当缩进来定义常规函数相同。内部函数不能被外部程序执行或调用。但是，如果外部函数返回内部函数的引用，则调用者可以使用它来执行内部函数。

内部函数有很多优点，应用很广泛。接下来举几个例子。

封装

内部函数的一个常见用例是对外部世界隐藏其功能。内部函数只在外部函数作用域中可用，对全局作用域中不可见。下面的代码示例展示了一个隐藏内部函数的外部函数：

def outer_hello():
    print("这是外部函数")
    def inner_hello():
        print("这是内部函数")
    inner_hello()
outer_hello()

在外部函数所在的作用域内，只能调用外部函数。内部函数只能在外部函数的作用域内调用。以上代码的输出结果是：

这是外部函数
这是内部函数

辅助函数

在某些情况下，我们会发现函数中的部分代码可以复用，那么我们就会把这部分代码封装成一个单独的函数。如果可复用代码仅仅是在函数内部可复用，那么我们可以把可复用代码封装成内部函数。这种类型的内部函数也被称为辅助函数。下面就是一个辅助函数的例子：

def outer_fn(x, y):
    def get_prefix(s):
        return s[:2]

    x2 = get_prefix(x)
    y2 = get_prefix(y)
    print(x2, y2)

outer_fn("abcd", "美丽新世界")

上面的outer_fn 中定义的辅助函数 get_prefix，被复用了 2 次。这段代码的输出结果是：

ab 美丽

闭包和工厂函数

这是一个内部函数的亮点应用场景。内部函数和其外围环境在一起，称作闭包，是动态创建的函数，可以被另一个函数当成返回值返回。闭包的真正神奇之处在于，被返回的函数（闭包）可以完全访问创建它时的变量和命名空间。即使外层函数已经执行完毕，也不影响闭包的正常执行，和对变量和命名空间的访问。

闭包的概念可以用下面的代码演示。在下面的代码中，我们展示了如何创建一个函数工厂，并且从函数工厂中返回一个闭包：

def power_calc_factory(base):
    def power_calc(exponent):
        return base**exponent
    return power_calc

power_calc_2 = power_calc_factory(2)
power_calc_3 = power_calc_factory(3)

print(power_calc_2(2))
print(power_calc_2(3))
print(power_calc_3(2))
print(power_calc_3(4))

在上面的代码中，power_calc_factory 扮演了一个函数工厂，每一次调用它，就会返回一个闭包。power_calc 是一个内部函数，它可以访问外部函数的变量 base。power_calc 的参数 exponent 是在它被调用时作为实参传递进来的。return power_calc 这一语句，把 power_calc 当作闭包返回了。

上面的代码的输出结果是：

4
8
9
81

<完>