Python：any() / all() 中的惰性函数求值

Posted 2023-02-22

【中文标题】Python：any() / all() 中的惰性函数求值

【英文标题】：Python: Lazy Function Evaluation in any() / all()

【发布时间】：2021-01-13 08:41:34

【问题描述】：

Python 中的逻辑运算符是惰性的。具有以下定义：

def func(s):
    print(s)
    return True

调用or 运算符

>>> func('s') or func('t')
's'

只计算第一个函数调用，因为or 识别出表达式的计算结果为 True，不管第二个函数调用的返回值如何。 and 的行为确实类似。

但是，当以下列方式使用any()（类似：all()）时：

>>> any([func('s'), func('t')])
's'
't'

所有函数调用都会被评估，因为内部列表首先被构造，然后any 开始迭代其项目的布尔值。当我们省略列表构造而只写时也会发生同样的情况

>>> any(func('s'), func('t'))
's'
't'

这样我们就失去了any 的力量 短路，这意味着一旦可迭代的第一个元素为真，它就会中断。如果函数调用很昂贵，那么预先评估所有函数是一个很大的损失，并且是对any 的这种能力的浪费。从某种意义上说，这可以称为 Python 陷阱，因为尝试利用 any 的这一特性的用户可能会出乎意料，并且因为 any 通常被认为只是链接 @987654337 序列的另一种语法方式@ 声明。但any 只是短路，而不是懒惰，这就是区别。

any is accepting an iterable。因此，应该有一种方法可以创建一个迭代器，它不会预先评估其元素，而是将未评估的元素传递给 any，并让它们仅在 any 内部进行评估，以实现完全惰性评估。

所以，问题是：我们如何使用any 进行真正的惰性函数评估？这意味着：我们如何在不预先评估所有函数调用的情况下创建any 可以使用的函数调用的迭代器？

【问题讨论】：

在 Python 中有各种各样的迭代器产生东西。例如map()：any(map(func, ('s', 't')))。大多数人似乎在 Python3 中遇到了相反的问题——他们想要列表输出，而 Python 为他们提供了生成器和地图！

这与any无关。评估发生在构建列表时。

【参考方案1】：

我们可以使用generator expression，分别传递函数及其参数并只在生成器中进行评估，如下所示：

>>> any(func(arg) for arg in ('s', 't'))
's'

对于具有不同签名的不同函数，这可能如下所示：

any(
    f(*args)
    for f, args in [(func1, ('s',)), (func2, (1, 't'))]
)

这样一来，any 将在生成器中的一个函数调用评估为 True 时立即停止调用生成器中的 next() 元素，这意味着函数评估是完全惰性的。

wjandrea 在评论中提到了另一种推迟函数评估的巧妙方法：我们也可以使用lambda expressions，如下所示：

>>> any(f() for f in [lambda: func('s'), lambda: func('t')]
's'

【讨论】：

更广泛地说，您可以通过 lambdas 传递表达式：any(e() for e in [lambda: ''.isalnum(), lambda: True, lambda: 0/0])。这不会引发ZeroDivisionError，因为永远不会评估0/0 表达式。