不了解python的内部功能

Question

我有这个问题：

cons(a, b)构建一对，并且car(pair)和cdr(pair)返回对的第一和最后一个元素。例如，car(cons(3, 4))收益3和cdr(cons(3, 4))回报4。

鉴于此缺点的实现：

def cons(a, b):
    def pair(f):
        return f(a, b)
    return pair

实施car和cdr。

我没有功能。

它具有一个内部函数，并在返回中调用另一个函数。据我了解，内部功能是这些功能应取决于它们上面的功能。在这种情况下cons(..)。

但是该函数未使用a或b。为何有该功能f？任务是实现car和cdr，并且f应该给出功能。

那么有人可以向我解释这个功能吗？我该如何开始这项任务？

Answer 1

首先：Python函数对象是一流的对象。一条def语句会生成一个新的函数对象，您可以使用函数名称来检索该对象：

>>> def foo():
...     return 'foo was called'
...
>>> foo
<function foo at 0x11b3d8ae8>

这意味着您也可以将该对象分配给其他名称，并且可以将它们作为参数传递给函数调用。之后，您可以通过添加(...)到引用来调用函数对象：

>>> bar = foo
>>> bar()
'foo was called'

函数名称在当前名称空间中分配给它。在模块中，这是全局变量，但是在诸如之类的函数中cons，该名称被添加为本地名称。return pair在cons函数然后返回功能对象pair给调用者。

并且函数参数（例如f和a和）b也是变量；如果将函数对象作为参数传递，parameter_name(...)则将调用paramater_name并传递...零件中的任何参数。f(a, b)呼叫f并传入a和b。

下一个要了解的项目是闭包；闭包是附加到函数对象上的额外名称空间，用于来自周围范围的变量。

在下面的示例中，spam是bar函数关闭中的名称：

>>> def foo():
...     spam = 'Vikings'
...     def bar():
...         return spam
...     return bar
...
>>> foo()
<function foo.<locals>.bar at 0x11b44bf28>
>>> foo()()
'Vikings'

调用foo()返回一个新的函数对象；内的bar()功能foo()。调用返回的函数对象产生'Vikings'，函数中spam变量的值foo。如何bar()获得这些信息？通过关闭：

>>> foo().__closure__
(<cell at 0x11b3c05b8: str object at 0x11b469180>,)
>>> foo().__closure__[0].cell_contents
'Vikings'

因此，嵌套函数可以通过闭包访问周围范围的名称。（注意：不是在闭包中存储的值，而是变量。该变量可以随时间变化，就像以后访问该名称的其他变量将反映新值；如果spam以后更改，则bar()再次调用将返回新值）。

现在给你的函数：cons()创建一个内部函数pair()，并pair()先后获得了参数a，并b通过其关闭：

>>> def cons(a, b):
...     def pair(f):
...         return f(a, b)
...     return pair
...
>>> cons(42, 81)
<function cons.<locals>.pair at 0x11b46f048>
>>> pair_42_81 = cons(42, 81)
>>> pair_42_81.__closure__
(<cell at 0x11b3c02b8: int object at 0x10f59a750>, <cell at 0x11b3c05b8: int object at 0x10f59ac30>)
>>> pair_42_81.__closure__[0].cell_contents
42
>>> pair_42_81.__closure__[1].cell_contents
81

该pair()功能需要一个参数f，并调用该参数，传递a和b。让我们看看当我们通过时会发生什么print。

print 也是一个函数，它是一个您可以调用的对象，并且将参数写入控制台，中间有空格：

>>> print
<built-in function print>
>>> print('arg1', 'arg2')
arg1 arg2

如果将其传递给返回的pair()函数，则cons()可以看到f(a, b)它的作用：

>>> pair_42_81(print)
42 81

print传递给pair()，分配给f，并且与f(a, b)完全相同print(a, b)。

我们可以看到它print()被调用，因为这些值已写到控制台中。但是您也可以创建一个返回新值的函数。假设您有一个将两个数字相加并返回该值的函数：

>>> def add(first, second):
...     return first + second
...
>>> add(42, 81)
123
>>> pair_42_81(add)
123

我们可以直接调用该函数并123返回它，也可以pair_42_81()为我们完成该操作，然后将相同的结果返回给我们。简单！

所有这些都是有效的，因为函数是对象，可以像其他变量一样传递，并且因为pair_42_81has a = 42和c = 81存储在闭包中，并将使用那些函数来调用f带有这两个参数的给定对象。

接下来是cdr()和car()，它们将返回一对中的第一个或最后一个元素。如果cons(a, b)产生pair(f)返回f(a, b)，则cdr()并且car()必须每个创建一个函数传递给pair()该函数来提取a或b。

因此，建立在每个嵌套函数，并有cdr()和car()调用pair()与该功能。嵌套函数完成选择a或的工作b，并返回该值。然后将调用结果返回给外界：

def car(pair):
    def return_first(a, b):
        return a
    return pair(return_first)

def cdr(pair):
    def return_last(a, b):
        return b
    return pair(return_last)

pair(return_first)电话return_first(a, b)，a被返回，car()可以返回给调用者：

>>> car(cons(42, 81))
42

与相同pair(return_last)，仅现在b返回：

>>> cdr(cons(42, 81))
81

您可能对这些操作的背景感兴趣；car，cdr并且cons来自LISP，其中LISP cons a b 构造了一个具有两个指针的单元（解释名称），并且car（意味着创建LISP的IBM 704指令集中的寄存器编号的地址部分的地址内容）和cdr（意味着减量部分的内容） （以704语言表示的注册号码）（例如，该单元格的第一部分和其余部分）。请参阅有关名称的Wikipedia文章。

Answer 2

cons是一个函数，它接受两个参数，a并且b返回一个函数pair。

该函数pair采用一个函数f作为参数，该函数消耗两个参数。

def cons(a, b):
    def pair(f):
        return f(a, b)
    return pair

f = lambda n, m: n**2 + m**3
car = lambda n, m: n
cdr = lambda n, m: m
print(cons(2, 3)(f))
print(cons(2, 3)(car))
print(cons(2, 3)(cdr))

f回报31 = 2**2 + 3**3

请注意如何cons使用两次括号(...)- 一次用于其自身的调用，另一次用于返回的函数调用。

请注意此答案以便能够致电car(cons(2, 3))。您可能还对为什么程序要使用闭包感兴趣？