这个C/ c++代码在Python中的等效代码是什么?
void foo()
{
static int counter = 0;
counter++;
printf("counter is %d\n", counter);
}
具体来说,如何在函数级别实现静态成员,而不是在类级别?将函数放入类中会改变什么吗?
这个C/ c++代码在Python中的等效代码是什么?
void foo()
{
static int counter = 0;
counter++;
printf("counter is %d\n", counter);
}
具体来说,如何在函数级别实现静态成员,而不是在类级别?将函数放入类中会改变什么吗?
使用generator函数生成迭代器。
def foo_gen():
n = 0
while True:
n+=1
yield n
然后像这样使用它
foo = foo_gen().next
for i in range(0,10):
print foo()
如果你想要一个上限:
def foo_gen(limit=100000):
n = 0
while n < limit:
n+=1
yield n
如果迭代器终止(如上面的例子),您也可以直接遍历它,如
for i in foo_gen(20):
print i
当然,在这些简单的情况下,最好使用xrange:)
这是yield statement的文档。
有点相反,但这应该是有效的:
def foo():
foo.counter += 1
print "Counter is %d" % foo.counter
foo.counter = 0
如果你想让计数器初始化代码在顶部而不是底部,你可以创建一个装饰器:
def static_vars(**kwargs):
def decorate(func):
for k in kwargs:
setattr(func, k, kwargs[k])
return func
return decorate
然后像这样使用代码:
@static_vars(counter=0)
def foo():
foo.counter += 1
print "Counter is %d" % foo.counter
它仍然需要你使用foo。前缀,不幸的是。
(图片来源:@ony)
其他答案已经演示了您应该如何做到这一点。这里有一种方法你不应该:
>>> def foo(counter=[0]):
... counter[0] += 1
... print("Counter is %i." % counter[0]);
...
>>> foo()
Counter is 1.
>>> foo()
Counter is 2.
>>>
默认值仅在函数第一次求值时初始化,而不是每次执行时初始化,因此可以使用列表或任何其他可变对象来存储静态值。
_counter = 0 def foo(): global _counter _counter += 1 print 'counter is', _counter
Python习惯上使用下划线来表示私有变量。在C语言中,在函数内部声明静态变量的唯一原因是将它隐藏在函数之外,这并不是真正的Python惯用方法。
您可以向函数添加属性,并将其用作静态变量。
def myfunc():
myfunc.counter += 1
print myfunc.counter
# attribute must be initialized
myfunc.counter = 0
或者,如果你不想在函数外部设置变量,你可以使用hasattr()来避免AttributeError异常:
def myfunc():
if not hasattr(myfunc, "counter"):
myfunc.counter = 0 # it doesn't exist yet, so initialize it
myfunc.counter += 1
无论如何,静态变量是相当罕见的,您应该为这个变量找到一个更好的位置,最有可能是在类中。
Python没有静态变量,但你可以通过定义一个可调用的类对象,然后将其用作函数来伪装它。也可以看看这个答案。
class Foo(object):
# Class variable, shared by all instances of this class
counter = 0
def __call__(self):
Foo.counter += 1
print Foo.counter
# Create an object instance of class "Foo," called "foo"
foo = Foo()
# Make calls to the "__call__" method, via the object's name itself
foo() #prints 1
foo() #prints 2
foo() #prints 3
注意,__call__使类(对象)的实例可以通过自己的名称调用。这就是为什么上面调用foo()会调用类的__call__方法。从文档中可以看到:
任意类的实例都可以通过在类中定义__call__()方法来实现可调用。
惯用的方法是使用类,类可以有属性。如果您需要实例不分离,请使用单例。
有许多方法可以将“静态”变量伪造或蒙骗到Python中(到目前为止没有提到的一种方法是使用可变的默认参数),但这不是Python的惯用方法。只需要使用一个类。
如果您的使用模式合适,也可以使用生成器。
我个人更喜欢下面的装饰。各有各的。
def staticize(name, factory):
"""Makes a pseudo-static variable in calling function.
If name `name` exists in calling function, return it.
Otherwise, saves return value of `factory()` in
name `name` of calling function and return it.
:param name: name to use to store static object
in calling function
:type name: String
:param factory: used to initialize name `name`
in calling function
:type factory: function
:rtype: `type(factory())`
>>> def steveholt(z):
... a = staticize('a', list)
... a.append(z)
>>> steveholt.a
Traceback (most recent call last):
...
AttributeError: 'function' object has no attribute 'a'
>>> steveholt(1)
>>> steveholt.a
[1]
>>> steveholt('a')
>>> steveholt.a
[1, 'a']
>>> steveholt.a = []
>>> steveholt.a
[]
>>> steveholt('zzz')
>>> steveholt.a
['zzz']
"""
from inspect import stack
# get scope enclosing calling function
calling_fn_scope = stack()[2][0]
# get calling function
calling_fn_name = stack()[1][3]
calling_fn = calling_fn_scope.f_locals[calling_fn_name]
if not hasattr(calling_fn, name):
setattr(calling_fn, name, factory())
return getattr(calling_fn, name)
下面是一个完全封装的版本,不需要外部初始化调用:
def fn():
fn.counter=vars(fn).setdefault('counter',-1)
fn.counter+=1
print (fn.counter)
在Python中,函数是对象,我们可以简单地通过特殊属性__dict__向它们添加或修补成员变量。内置的vars()返回特殊属性__dict__。
EDIT:注意,与另一种try不同:除了AttributeError答案外,使用这种方法,变量将始终为初始化后的代码逻辑做好准备。我认为try:except AttributeError替代以下将不那么干和/或有尴尬的流程:
def Fibonacci(n):
if n<2: return n
Fibonacci.memo=vars(Fibonacci).setdefault('memo',{}) # use static variable to hold a results cache
return Fibonacci.memo.setdefault(n,Fibonacci(n-1)+Fibonacci(n-2)) # lookup result in cache, if not available then calculate and store it
EDIT2:当函数将从多个位置调用时,我只推荐上述方法。如果函数只在一个地方被调用,最好使用nonlocal:
def TheOnlyPlaceStaticFunctionIsCalled():
memo={}
def Fibonacci(n):
nonlocal memo # required in Python3. Python2 can see memo
if n<2: return n
return memo.setdefault(n,Fibonacci(n-1)+Fibonacci(n-2))
...
print (Fibonacci(200))
...
你也可以考虑:
def foo():
try:
foo.counter += 1
except AttributeError:
foo.counter = 1
推理:
非常python化(“请求原谅而不是允许”) 使用异常(只抛出一次)而不是if分支(考虑StopIteration异常)
鉴于这个问题,我可以提出另一个可能更好用的替代方案,对方法和函数看起来都是一样的:
@static_var2('seed',0)
def funccounter(statics, add=1):
statics.seed += add
return statics.seed
print funccounter() #1
print funccounter(add=2) #3
print funccounter() #4
class ACircle(object):
@static_var2('seed',0)
def counter(statics, self, add=1):
statics.seed += add
return statics.seed
c = ACircle()
print c.counter() #1
print c.counter(add=2) #3
print c.counter() #4
d = ACircle()
print d.counter() #5
print d.counter(add=2) #7
print d.counter() #8
如果你喜欢这种用法,下面是它的实现:
class StaticMan(object):
def __init__(self):
self.__dict__['_d'] = {}
def __getattr__(self, name):
return self.__dict__['_d'][name]
def __getitem__(self, name):
return self.__dict__['_d'][name]
def __setattr__(self, name, val):
self.__dict__['_d'][name] = val
def __setitem__(self, name, val):
self.__dict__['_d'][name] = val
def static_var2(name, val):
def decorator(original):
if not hasattr(original, ':staticman'):
def wrapped(*args, **kwargs):
return original(getattr(wrapped, ':staticman'), *args, **kwargs)
setattr(wrapped, ':staticman', StaticMan())
f = wrapped
else:
f = original #already wrapped
getattr(f, ':staticman')[name] = val
return f
return decorator
许多人已经建议测试“hasattr”,但有一个更简单的答案:
def func():
func.counter = getattr(func, 'counter', 0) + 1
没有try/except,没有测试hasattr,只有默认的getattr。
Python方法中的静态变量
class Count:
def foo(self):
try:
self.foo.__func__.counter += 1
except AttributeError:
self.foo.__func__.counter = 1
print self.foo.__func__.counter
m = Count()
m.foo() # 1
m.foo() # 2
m.foo() # 3
def staticvariables(**variables):
def decorate(function):
for variable in variables:
setattr(function, variable, variables[variable])
return function
return decorate
@staticvariables(counter=0, bar=1)
def foo():
print(foo.counter)
print(foo.bar)
就像上面vincent的代码一样,这将被用作函数装饰器,静态变量必须以函数名作为前缀访问。这段代码的优点(尽管每个人都可以聪明地看出这一点)是你可以有多个静态变量,并以更常规的方式初始化它们。
使用函数的属性作为静态变量有一些潜在的缺点:
每次要访问变量时,都必须写出函数的全名。 外部代码可以很容易地访问该变量并打乱值。
第二个问题的惯用python可能会用前导下划线来命名变量,以表明它不应该被访问,同时在事后保持它的可访问性。
使用闭包
另一种选择是使用词法闭包的模式,python 3中的nonlocal关键字支持这种模式。
def make_counter():
i = 0
def counter():
nonlocal i
i = i + 1
return i
return counter
counter = make_counter()
遗憾的是,我不知道如何将这个解决方案封装到装饰器中。
使用内部状态参数
另一种选择可能是使用未记录的参数作为可变值容器。
def counter(*, _i=[0]):
_i[0] += 1
return _i[0]
这是可行的,因为默认参数是在定义函数时计算的,而不是在调用函数时计算的。
更清洁的方法可能是使用容器类型而不是列表,例如:
def counter(*, _i = Mutable(0)):
_i.value += 1
return _i.value
但我不知道内置类型,清楚地传达的目的。
另一个(不推荐!)对https://stackoverflow.com/a/279598/916373这样的可调用对象的扭曲,如果您不介意使用一个时髦的调用签名的话
class foo(object):
counter = 0;
@staticmethod
def __call__():
foo.counter += 1
print "counter is %i" % foo.counter
>>> foo()()
counter is 1
>>> foo()()
counter is 2
当然,这是一个老问题,但我想我可以提供一些更新。
看来性能论点已经过时了。 对于siInt_try和isInt_re2,相同的测试套件似乎给出了类似的结果。 当然,结果会有所不同,但这是在我的计算机上使用python 3.4.4的一次会话,使用Xeon W3550的内核4.3.01。 我已经运行了几次,结果似乎相似。 我将全局正则表达式移动到函数静态,但性能差异可以忽略不计。
isInt_try: 0.3690
isInt_str: 0.3981
isInt_re: 0.5870
isInt_re2: 0.3632
考虑到性能问题,try/catch似乎可以生成最适合未来和墙角情况的代码,所以可能只是将其包装在函数中
可读性更强一点,但更冗长(Python的Zen:显式比隐式更好):
>>> def func(_static={'counter': 0}):
... _static['counter'] += 1
... print _static['counter']
...
>>> func()
1
>>> func()
2
>>>
请看这里,了解它是如何工作的。
你可以创建一个所谓的“函数对象”,并给它一个标准的(非静态的)成员变量,而不是创建一个具有静态局部变量的函数。
既然你给出了一个c++编写的例子,我将首先解释什么是c++中的“函数对象”。“函数对象”就是任何带有重载操作符()的类。类实例的行为类似于函数。例如,你可以写int x = square(5);即使square是一个对象(带有重载操作符()),从技术上讲也不是一个“函数”。你可以给一个函数对象任何你可以给一个类对象的特性。
# C++ function object
class Foo_class {
private:
int counter;
public:
Foo_class() {
counter = 0;
}
void operator() () {
counter++;
printf("counter is %d\n", counter);
}
};
Foo_class foo;
在Python中,我们也可以重载operator(),除非该方法被命名为__call__:
下面是一个类定义:
class Foo_class:
def __init__(self): # __init__ is similair to a C++ class constructor
self.counter = 0
# self.counter is like a static member
# variable of a function named "foo"
def __call__(self): # overload operator()
self.counter += 1
print("counter is %d" % self.counter);
foo = Foo_class() # call the constructor
下面是一个使用这个类的例子:
from foo import foo
for i in range(0, 5):
foo() # function call
打印到控制台的输出是:
counter is 1
counter is 2
counter is 3
counter is 4
counter is 5
如果你想让你的函数接受输入参数,你也可以将它们添加到__call__:
# FILE: foo.py - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
class Foo_class:
def __init__(self):
self.counter = 0
def __call__(self, x, y, z): # overload operator()
self.counter += 1
print("counter is %d" % self.counter);
print("x, y, z, are %d, %d, %d" % (x, y, z));
foo = Foo_class() # call the constructor
# FILE: main.py - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
from foo import foo
for i in range(0, 5):
foo(7, 8, 9) # function call
# Console Output - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
counter is 1
x, y, z, are 7, 8, 9
counter is 2
x, y, z, are 7, 8, 9
counter is 3
x, y, z, are 7, 8, 9
counter is 4
x, y, z, are 7, 8, 9
counter is 5
x, y, z, are 7, 8, 9
这个回答建立在@claudiu的回答之上。
我发现我的代码变得越来越不清晰,而我一直都很清楚 当我要访问静态变量时,可以在函数名前面加上。
也就是说,在我的函数代码中,我更喜欢这样写:
print(statics.foo)
而不是
print(my_function_name.foo)
所以,我的解决方案是:
向函数中添加静态属性 在函数作用域中,添加一个局部变量statics作为my_function.statics的别名
from bunch import *
def static_vars(**kwargs):
def decorate(func):
statics = Bunch(**kwargs)
setattr(func, "statics", statics)
return func
return decorate
@static_vars(name = "Martin")
def my_function():
statics = my_function.statics
print("Hello, {0}".format(statics.name))
备注
我的方法使用一个名为Bunch的类,它是一个字典,支持 属性风格的访问,一种JavaScript(参见2000年左右关于它的原始文章)
它可以通过pip install bunch安装
也可以这样手写:
class Bunch(dict):
def __init__(self, **kw):
dict.__init__(self,kw)
self.__dict__ = self
Soulution n +=1
def foo():
foo.__dict__.setdefault('count', 0)
foo.count += 1
return foo.count
其他解决方案将计数器属性附加到函数,通常使用复杂的逻辑来处理初始化。这对于新代码是不合适的。
在Python 3中,正确的方法是使用非局部语句:
counter = 0
def foo():
nonlocal counter
counter += 1
print(f'counter is {counter}')
有关非局部语句的规范,请参阅PEP 3104。
如果计数器是模块私有的,则应该将其命名为_counter。
在尝试了几种方法后,我最终使用了@warvariuc的答案的改进版本:
import types
def func(_static=types.SimpleNamespace(counter=0)):
_static.counter += 1
print(_static.counter)
根据丹尼尔的回答(补充):
class Foo(object):
counter = 0
def __call__(self, inc_value=0):
Foo.counter += inc_value
return Foo.counter
foo = Foo()
def use_foo(x,y):
if(x==5):
foo(2)
elif(y==7):
foo(3)
if(foo() == 10):
print("yello")
use_foo(5,1)
use_foo(5,1)
use_foo(1,7)
use_foo(1,7)
use_foo(1,1)
我想添加这一部分的原因是,静态变量不仅用于增加某个值,而且还用于检查静态变量是否等于某个值,作为一个现实生活中的例子。
静态变量仍然受到保护,并且仅在函数use_foo()的作用域内使用。
在这个例子中,调用foo()函数完全是(相对于相应的c++等效函数):
stat_c +=9; // in c++
foo(9) #python equiv
if(stat_c==10){ //do something} // c++
if(foo() == 10): # python equiv
#add code here # python equiv
Output :
yello
yello
如果类Foo被严格定义为一个单例类,那将是理想的。这将使它更加python化。
全局声明提供此功能。在下面的例子中(python 3.5或更高版本使用“f”),counter变量在函数外部定义。在函数中将其定义为全局的,意味着函数外部的“全局”版本应该对函数可用。所以每次函数运行时,它都会修改函数外部的值,在函数外部保留它。
counter = 0
def foo():
global counter
counter += 1
print("counter is {}".format(counter))
foo() #output: "counter is 1"
foo() #output: "counter is 2"
foo() #output: "counter is 3"
我写了一个简单的函数来使用静态变量:
def Static():
### get the func object by which Static() is called.
from inspect import currentframe, getframeinfo
caller = currentframe().f_back
func_name = getframeinfo(caller)[2]
# print(func_name)
caller = caller.f_back
func = caller.f_locals.get(
func_name, caller.f_globals.get(
func_name
)
)
class StaticVars:
def has(self, varName):
return hasattr(self, varName)
def declare(self, varName, value):
if not self.has(varName):
setattr(self, varName, value)
if hasattr(func, "staticVars"):
return func.staticVars
else:
# add an attribute to func
func.staticVars = StaticVars()
return func.staticVars
使用方法:
def myfunc(arg):
if Static().has('test1'):
Static().test += 1
else:
Static().test = 1
print(Static().test)
# declare() only takes effect in the first time for each static variable.
Static().declare('test2', 1)
print(Static().test2)
Static().test2 += 1
使用装饰器和闭包
下面的装饰器可用于创建静态函数变量。它将声明的函数替换为函数本身的返回值。这意味着被修饰的函数必须返回一个函数。
def static_inner_self(func):
return func()
然后在返回另一个带有捕获变量的函数的函数上使用decorator:
@static_inner_self
def foo():
counter = 0
def foo():
nonlocal counter
counter += 1
print(f"counter is {counter}")
return foo
nonlocal是必需的,否则Python认为计数器变量是一个局部变量而不是一个捕获变量。Python之所以如此,是因为变量赋值counter += 1。函数中的任何赋值都会使Python认为该变量是局部变量。
如果你没有在内部函数中为变量赋值,那么你可以忽略非局部语句,例如,在这个函数中,我用来缩进字符串的行,在这个函数中,Python可以推断出变量是非局部的:
@static_inner_self
def indent_lines():
import re
re_start_line = re.compile(r'^', flags=re.MULTILINE)
def indent_lines(text, indent=2):
return re_start_line.sub(" "*indent, text)
return indent_lines
附注:有一个被删除的答案提出了同样的问题。我不知道作者为什么删掉它。 https://stackoverflow.com/a/23366737/195417
米格尔·安吉洛的自我重新定义解决方案甚至可以不需要任何装饰:
def fun(increment=1):
global fun
counter = 0
def fun(increment=1):
nonlocal counter
counter += increment
print(counter)
fun(increment)
fun() #=> 1
fun() #=> 2
fun(10) #=> 12
第二行必须进行调整,以获得有限的范围:
def outerfun():
def innerfun(increment=1):
nonlocal innerfun
counter = 0
def innerfun(increment=1):
nonlocal counter
counter += increment
print(counter)
innerfun(increment)
innerfun() #=> 1
innerfun() #=> 2
innerfun(10) #=> 12
outerfun()
装饰器的优点是,你不必额外注意你的施工范围。