Python과 Lua의 기본 범위와 클로저

기본 범위

얼마 전에 Lua를 배웠는데 Lua의 기본 범위가 Python의 기본 범위와 반대라는 것을 알았습니다. Lua가 변수를 정의할 때 변수의 기본 범위는 전역입니다. 이는 매우 정확하지 않습니다. Lua는 x = 1과 같은 문을 실행할 때 현재 환경에서 시작하여 x 레이어를 검색합니다. find x 전역 변수는 특정 상황에서만 정의됩니다), Python이 변수를 정의할 때 변수의 범위는 기본적으로 로컬(현재 블록)입니다. 또한, 루아에서는 변수 정의 시 변수 앞에 local 키워드를 추가하여 지역 변수를 정의할 수 있지만, 파이썬에는 유사한 키워드가 없고, 파이썬 변수는 현재 블록에서만 정의할 수 있습니다.

전역 변수가 나쁜 건 알지만, 지역 변수는 좋은 것 같아요. 그래서 처음에는 타이핑이 덜 필요하다는 장점이 있는 Python의 컨벤션이 더 낫다고 생각했습니다. Lua 프로그램을 작성할 때 저는 마음 속으로 "로컬을 잊지 마세요, 로컬을 잊지 마세요"라고 계속 말합니다. 그러나 때로는 몇 가지 사항이 네트를 통과하여 마법 같은 버그를 일으키기도 합니다.

클로저

파이썬의 기본 범위 문제를 처음 깨달았던 것은 클로저를 사용할 때였습니다. 클로저와 관련하여 Lua 튜토리얼에 다음 코드가 있습니다:

function new_counter()
  local n = 0
  local function counter()
    n = n + 1
    return n
  end
  return counter
end
   
c1 = new_counter()
c2 = new_counter()
print(c1())  -- 打印1
print(c2())  -- 打印1
print(c1())  -- 打印2
print(c2())  -- 打印2

클로저의 본질은 3장의 환경 모델을 참조할 수 있습니다. SICP. 여기서는 함수 counter에 전용 멤버 n이 있다고 간단히 상상할 수 있습니다.

이제 질문이 생깁니다. Python을 사용하여 동일한 기능으로 클로저를 구현하고 싶습니까?

먼저 Lua 코드를 Python 코드로 직접 다시 작성합니다.

def new_counter():
  n = 0
  def counter():
    n = n + 1
    return n
  return counter

4행에서는 할당되지 않은 변수 n에 액세스합니다. 오류가 발생하는 이유는 Python이 클로저를 지원하지 않기 때문이 아니라 Python의 할당 작업이 상위 수준 변수 n에 액세스할 수 없기 때문입니다(실제로 Python에서는 이를 할당이 아닌 지역 변수의 정의로 간주합니다. 지역 변수 정의 및 Python의 할당 작업 구문론적으로 충돌하는 Python은 단순히 재정의 가능한 정의 문만 지원합니다. Python의 기본 범위는 로컬이므로 프로그램이 n = n + 1로 실행될 때 Python은 이것이 변수 정의 작업이라고 생각하여 (초기화되지 않은) 로컬 변수 n을 생성하고 이 수준에서 new_counter n을 성공적으로 덮어씁니다. n + 1을 n에 할당하지만 n이 초기화되지 않으면 n + 1을 계산할 수 없으므로 프로그램에서 오류를 보고합니다.

클로저 할당 기능을 구현하기 위해 약간의 트릭을 사용할 수 있습니다.

def new_counter():
  n = [0]
  def counter():
    n[0] = n[0] + 1
    return n[0]
  return counter

여기서 n[0] = n[0] + 1이 잘못되지 않는 이유는 여기서 등호가 n = n + 1의 등호와 다른 의미를 갖기 때문입니다. n[0] = n[0] + 1의 등호는 n의 속성을 수정한다는 의미입니다. 실제로 이 등호는 궁극적으로 목록의 __setitem__ 메서드를 호출합니다. n = n + 1의 등호는 n + 1 값을 현재 환경의 기호 n에 바인딩한다는 의미입니다(기호 n이 현재 환경에 이미 존재하는 경우 덮어씁니다).

또 다른 여담: 젠장, 이런 식으로 쓸 필요는 없는데 너무 추악해요. 어쨌든 Python은 객체 지향 언어입니다. 카운터를 구현하려면 클래스를 작성하는 것이 좋습니다.

정의와 할당의 분리

먼저 Python과 Lua의 기본 범위의 특징을 요약합니다.

1. Lua의 기본 범위는 전역이므로 작성 시 프로그램에서는 로컬 키워드를 기억해야 합니다(전역 변수를 실제로 정의해야 하는 경우는 제외). 실수로 로컬을 잊어버린 경우 메시지가 표시되지 않으며 버그가 수정될 때까지 기다리세요.

2. Python의 기본 범위는 로컬입니다. 프로그램 작성에 대한 정신적 부담은 적지만 상위 수준 변수에 값을 할당하는 기능은 손실됩니다. 언어가 더 혼란스럽습니다.)

두 기본 범위 모두에 문제가 있는 것 같나요? 개인적으로 위와 같은 문제가 발생하는 이유는 Python과 Lua가 정의와 할당의 분리를 인식하지 못하기 때문이라고 생각합니다. Python과 Lua에서 x = 1과 같은 문은 정의나 할당을 나타낼 수 있습니다. 실제로 이 두 언어뿐만 아니라 많은 고급 언어에서는 정의와 할당의 분리를 인식하지 못하고 있습니다. 정의와 할당은 기능적으로 유사하지만 본질적으로 다릅니다.

다음은 정의와 할당을 설명하기 위해 x = 1을 예로 사용합니다.

정의의 의미: 현재 환경에 기호 x를 등록하고 1로 초기화합니다. x가 이미 존재하는 경우 오류가 보고되거나(재정의가 허용되지 않음) 덮어쓰여집니다(재정의가 허용됨).

할당이란 현재 환경에서 시작하여 x 기호를 처음 찾을 때까지 계층별로 위쪽으로 검색하고 해당 값을 1로 변경하는 것을 의미합니다. 찾을 수 없으면 오류가 보고됩니다(변수가 존재하지 않음).

이제 정의와 할당을 분리하기 위해 Python을 약간 수정합니다. ":="를 사용하여 정의를 나타내고 "="를 사용하여 할당을 나타냅니다. 그런 다음 실행할 수 없는 new_counter 예제를 다시 작성합니다(Python의 할당 작업은 지역 변수의 정의와 충돌합니다. 즉, Python에는 실제로 할당 작업이 없으므로 "="를 모두 ":=로 바꾸기만 하면 됩니다. "") , 어디가 잘못되었는지 확인하세요.

def new_counter():
  n := 0
  def counter():
    n := n + 1
    return n
  return counter

이 프로그램이 잘못된 이유는 분명합니다. 4번째 줄에서 우리가 원하는 것은 정의 연산이 아닌 할당 연산입니다. 올바른 쓰기로 수정하세요:

def new_counter():
  n := 0
  def counter():
    n = n + 1
    return n
  return counter

이렇게 하면 올바르게 실행됩니다(수정된 버전의 Python 인터프리터 XD가 있는 경우).

마지막으로 Lua에 대해 이야기해보겠습니다. Lua는 정의와 할당의 분리가 절반 정도 달성된 것 같습니다. local 키워드가 포함된 등호 문을 정의해야 합니다. 문제는 로컬이 없는 등호 문입니다. 이러한 종류의 명령문에 대해 Lua는 다음과 같이 합니다. 먼저 할당을 시도하고 할당이 실패하면(변수가 존재하지 않음) 가장 바깥쪽 환경(전역 환경)에서 변수를 정의합니다. 즉, 로컬 혼합 정의 및 할당이 없는 등호 문입니다. 또한 정의와 할당이 분리되면 기본 범위 문제를 고려할 필요가 없습니다. 모든 정의는 현재 환경에서 정의되고 모두 지역 변수를 정의합니다. 함수 본문이나 다른 블록에서 전역 변수를 정의하면 어떤 이점도 얻을 수 없다고 생각합니다.