为什么迭代器在 Python 文档中被认为是函数式的？

Question

我正在尝试理解迭代器。我注意到Python documentation 认为迭代器是一种函数式构造。不是很懂。

迭代器里面不是有状态吗。所以当你调用it.__next__() 时，你改变了迭代器的状态。据我所知，对象的变异状态不被认为是函数式的，因为函数式编程强调对象/闭包的不变性和组合能力。

实际上，问题出现是因为我想编写一个接受令牌并返回迭代器的 Scheme 过程/函数。

(define tokens->iterator
  (lambda ls
    (lambda ()
      (if (null? ls)
          '*eoi*
          (let ((tok (car ls)))
            (set! ls (cdr ls))
            tok)))))

注意我必须使用set! 来改变ls，这就是我提出这个问题的方式。

要使用它，

(define it (tokens->iterator 1 '+ 2))

为了测试它，

scheme@(guile-user)> (it)
$2 = 1
scheme@(guile-user)> (it)
$3 = +
scheme@(guile-user)> (it)
$4 = 2
scheme@(guile-user)> (it)
$5 = *eoi*
scheme@(guile-user)> (it)
$6 = *eoi*

只是为了好玩，我还将它翻译成 Python：

def tokens_to_iterator(*tup):
    ls = list(tup)
    def iterator():
        if not ls:
            return "*eoi*"
        else:
            tok = ls.pop(0)
            return tok
    return iterator

类似地，pop() 方法通过改变列表来移除并返回第一个元素。

要使用它，

it = tokens_to_iterator(1, "+", 2)

为了测试它，

>>> it()
1
>>> it()
'+'
>>> it()
2
>>> it()
'*eoi*'
>>> it()
'*eoi*'

谁能澄清一下？顺便说一句，我正在使用 Python 3 和 Guile Scheme，以防有人有兴趣尝试这些示例。

Answer 1

你有一个很好的观点。迭代器当然不是“纯粹的功能性”，这个术语通常用来描述根本不使用突变的习语。不过，更广泛的术语“函数式”定义更宽松，表示使用相对较少突变的程序，这些程序使用高阶和一等函数，也许最广泛地说，“使用不看起来像 C。”

坦率地说，我认为我不会称迭代器为函数式。那就是：我同意你的看法。

Answer 2

函数式风格 是作为一个整体来处理数据列表，而不是你可以随心所欲地更改的值的集合。例如，如果您有一个数字列表，并且想要更改第 3 个元素，则非功能性方法是直接更改它：

>>> lst = ["a", "b", "c", "d", "e"]
>>> lst[3] = "Z"
>>> lst
["a", "b", "c", "Z", "e"]

函数式方法是编写一个函数，该函数采用原始序列并返回一个带有更改的新列表，而原始列表保持不变。

>>> lst = ["a", "b", "c", "d", "e"]
>>> new_lst = [x if i != 3 else "Z" for (i, x) in enumerate(lst)]
>>> lst
["a", "b", "c", "d", "e"]
>>> new_lst
["a", "b", "c", "Z", "e"]

您的迭代器都不是纯粹的函数式，因为它们确实保持可变状态，尽管您可以将它们视为一个黑盒，因为迭代器的 用户 不能直接影响该状态。 p>

纯函数式迭代器是一个函数，它将列表和当前状态作为输入，并返回一个值和一个新状态以传递给下一个函数的调用。

>>> state = 0
>>> def it(lst, state):
...   if state is None:
...       return None
...   return lst[state], state + 1
...
>>> lst = ["a", "b", "c", "d", "e"]
>>> value, new_state = it(lst, state)
>>> value
'a'
>>> state, new_state
(0, 1)
>>> it(lst, new_state)
('b', 2)
>>> state, new_state
(0, 1)