python中带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

在我看来，return在函数中间使用语句根本不起作用。如果我们使用某种 lispy 语言，我们将拥有let（然后可以用let*）语句编写计算，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？

• 模拟let创建大量嵌套函数并就地调用它们？
• 使用类似Maybemonad 或其他类似的复杂东西？
• 不要浪费我们的时间并命令式地编写它？
• 还有什么？

Answer 1

函数中任何位置的return语句都不起作用。

在 Python 中，您别无选择。

Lisp 代码

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

变成 Python 作为

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

在 Lisp 中，当我们使用变量赋值或“程序特性”时，我们知道我们已经偏离了函数式编码：显式progn构造，或隐式等价物，或任何类似prog或 的表亲prog1。Lisp 中的函数函数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。这些规则如何：

1. “函数式函数”中的每个语句都必须是单个语句；它后面不能有另一个声明。因此，整个函数体是一个单一的语句，其中嵌入了单一的语句。

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

3. 一个变量可以被定义，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多次分配变量。

有了这些类型的规则，你可以让程序拥有一个类似于纯 Lisp 风格的程序的控制流图：一个控制图基本上是一个带有嵌入式计算和变量绑定的决策树，其叶子是要返回的值。

说到变量绑定，我们大概应该有第四条规则：

4. 一个语句之前可以是一系列没有副作用的新变量赋值。这样的一个序列，连同它后面的语句，算作一个语句。

可以说也是第五个：

5. 不得使用对任何包含的表达式或语句进行多次计算的语句。

否则，我们允许循环，这是不起作用的。这很棘手，因为一些循环结构的表现相对较好，例如在列表元素上隐式步进一个虚拟变量。您可以判断它不起作用的唯一方法是，循环中捕获的词法闭包很容易显示只有一个变量发生了变异，而不是每次迭代都绑定一个新变量。

根据这些规则，它sgnum是“功能性的”：它只包含一个if/elif/else语句，不允许控制通过它：每个分支返回：

这个版本sgnum不再是“功能性的”：

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

它依次包含三个语句。而以下是“功能性的”，即使它也包含三个语句：

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

这些都符合规则。前两个语句绑定新变量，满足规则 3，因此允许 4 在语句之前。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“在一个函数中只有一个退出点”的古老编程建议有何不同。您可能会在某些编码约定中发现的那些小花絮是非常反功能的。要在非平凡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。从功能上看，这是一个近视、愚蠢的规则；但是在推荐使用的上下文中它是有意义的，因为它可以帮助改进结构非常糟糕的命令式代码。