python 中帶有條件返回的功能樣式

Question

假設我們有一個具有以下結構的 function：

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

如我所見，在 function 中間使用return語句根本不起作用。 如果我們使用某種 lispy 語言，我們將使用let （然后可以用let*編寫計算）語句，這將幫助我們輕松處理這些情況。 不幸的是，我們這里沒有。 我們應該做什么？

• 模擬let創建大量嵌套函數並就地調用它們？
• 使用諸如Maybe monad 之類的東西或其他類似的復雜東西？
• 不要浪費我們的時間並命令式地編寫它？
• 還有什么？

Answer 1

function 中任何地方的return語句都不起作用。

在 Python 中，您別無選擇。

Lisp 代碼

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

變成 Python 為

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

在 Lisp 中，當我們使用變量賦值或“程序特性”時，我們知道我們已經偏離了函數式編碼：顯式progn構造，或隱式等價物，或任何類似prog或prog1的表親。 Lisp 中的函數 function 總是有一個由單個表達式（或者可能根本沒有表達式）組成的主體。

您可以在 Python 中重新定義“功能編碼”的含義。 這些規則怎么樣：

1. “功能函數”中的每條語句都必須是一條語句； 它后面不能有另一個語句。 因此，function 的整個主體是單個語句，其中嵌入了單個語句。

2. function 中的任何語句都不允許控制通過它。 每個語句都必須返回。 因此， return不僅被認為是“功能性的”，而且對於實現這一目標至關重要。

3. 變量可以定義，但不能重新定義。 並行的、互斥的控制流可以為同一變量分配不同的值，但在同一控制流中不能多次分配變量。

使用這些規則，您可以讓程序擁有一個類似於純 Lisp 風格的程序的控制流圖：控制圖基本上是一棵具有嵌入式計算和變量綁定的決策樹，其葉子是要返回的值。

說到變量綁定，我們大概應該有第四條規則：

4. 一條語句前面可能有一系列不包含副作用的新變量賦值。 這樣一個序列，連同它后面的語句，算作一個語句。

可以說也是第五個：

5. 不得使用對任何包含的表達式或語句進行多次評估的語句。

否則，我們允許沒有功能的循環。 這很棘手，因為一些循環結構的行為相對良好，例如隱式地將虛擬變量跨過列表的元素。 您可以判斷它不起作用的唯一方法是，在循環中捕獲的詞法閉包很容易顯示只有一個變量被變異，而不是每次迭代都綁定一個新變量。

根據這些規則， sgnum是“功能性的”：它只包含一個if/elif/else語句，不允許控制通過它：每個分支都返回：

這個版本的sgnum是“功能性的”：

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

它依次包含三個語句。 而以下是“功能性的”，即使它也包含三個語句：

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

這些符合規則。 前兩個語句綁定新變量，符合規則 3，因此 4 允許在語句之前。 return 語句符合規則 1 和 2。這非常類似於：

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

最后，請注意我們的規則與“函數中只有一個出口點”的古老編程建議有何不同。 您可能在某些編碼約定中發現的那個小花絮是相當反功能的。 為了在不平凡的 function 中實現單點返回，需要通過多個語句和/或變量賦值的命令式控制流。 從功能上看，這是一條短視的、愚蠢的規則； 但在推薦它的上下文中它是有意義的，因為它可以幫助改進結構非常糟糕的命令式代碼。