python - python 中带有条件返回的函数式风格

Question

假设我们有一个具有以下结构的函数:

def f():
    # ...
    # some computations
    # ...
    if something_is_wrong_with_previous_computations:
        return None
    # ...
    # some other computations
    # ...
    if something_is_wrong_with_previous_computations2:
        return some_variable
    #...
    return result

据我所知，在函数中间使用 return 语句根本不起作用。如果我们使用某种 lispy 语言，我们将拥有 let (然后可以使用 let* 编写计算)语句，这将帮助我们轻松处理这些情况。不幸的是，我们这里没有。我们应该做什么？

• 通过创建大量嵌套函数并就地调用它们来模拟 let？
• 使用也许 monad 之类的东西或其他类似的复杂东西？
• 不要浪费我们的时间，用命令式的方式写吗？
• 还有别的事吗？

Answer 1

函数中任何地方的return语句不起作用。

在 Python 中，你别无选择。

Lisp 代码

(defun sgnum (x)
  (cond
    ((< x 0) -1)
    ((zerop x) 0)
   (t 1)))

转成Python为

def sgnum(x):
  if x < 0:
    return -1
  elif x == 0:
    return 0
  else:
    return 1

在 Lisp 中，我们知道当我们使用变量赋值或“程序功能”时，我们已经偏离了函数式编码:显式的 progn 构造，或隐式的等价物，或任何类似的prog 或 prog1。 Lisp 中的函数体总是有一个由单个表达式(或者可能根本没有表达式)组成的函数体。

您可以重新定义 Python 中“函数式编码”的含义。这些怎么样规则:

1. “功能函数”中的每个语句都必须是单个语句；它后面不能有其他语句。因此，函数的整个主体是单个语句，并且其中嵌入了单个语句。

2. 函数中的任何语句都不允许控制权通过它。每个语句都必须返回。因此，return 不仅被认为是“功能性的”，而且对于实现这一目标至关重要。

3. 变量可以被定义，但不能被重新定义。并行、互斥的控制流可以为同一变量分配不同的值，但在同一控制流中不能对变量进行多次分配。

通过这些类型的规则，您可以让程序拥有类似于纯 Lisp 风格的程序的控制流图:控制图基本上是带有嵌入式计算的决策树和变量绑定(bind)，其叶子是要返回的值。

说到变量绑定(bind)，我们可能应该有第四条规则:

语句之前可以是一系列不包含副作用的新变量赋值。这样的序列及其后面的语句一起算作一个语句。

可以说也是第五个:

不得使用任何语句多次计算任何包含的表达式或语句。

否则我们允许循环，这是不起作用的。这很棘手，因为某些循环结构的行为相对良好，例如在列表的元素上隐式地步进虚拟变量。您可以判断它不起作用的唯一方法是，在循环中捕获的词法闭包将很容易地显示只有一个变量被改变，并且没有为每次迭代绑定(bind)新的变量。

根据这些规则，sgnum 是“函数式”的:它只包含一个 if/elif/else 语句，该语句不允许控制通过它:每个分支返回:

此版本的 sgnum 不再“起作用”:

def sgnum(x):
  if x < 0:
    return -1
  if x == 0:
    return 0
  return 1

它包含三个依次的语句。而以下内容是“功能性”的，尽管它也包含三个语句:

def distance(x0, y0, x1, y1):
  xd = x1 - x0
  yd = y1 - y0
  return math.sqrt(xd * xd + yd * yd)

这些符合规则。前两个语句绑定(bind)新变量，满足规则 3，因此规则 4 允许在语句之前进行。 return 语句满足规则 1 和 2。这非常类似于:

(defun distance (x0 y0 x1 y1)
  (let ((xd (- x1 x0))
        (yd (- y1 y0)))
    (sqrt (+ (* xd xd) (* yd yd)))))

最后，请注意我们的规则与“函数中只有一个退出点”这一古老的编程建议是如何不一致的。您可能会在某些编码约定中发现这一小窍门，这是相当反功能的。要在重要函数中实现单点返回，需要通过多个语句和/或变量赋值进行命令式控制流。从功能的角度来看，这是一个短视、愚蠢的规则；但在推荐的情况下它是有意义的，因为它可以帮助改进结构非常糟糕的命令式代码。