Pythonのfor文内でlambda関数を用いて定義した関数が意図通りの挙動をしないです。

Question

ご教示願います

「ソースコード」を実行すると、「期待した出力」のように出力されず、「実際の出力」のように出力されてしまう理由・仕組みを知りたいです。
ご教示よろしくお願いいたします。

ソースコード

func_list = []

for i in range(3):
    func_list.append(lambda: print(i))

for func in func_list:
    func()

期待した出力

0
1
2

実際の出力

2
2
2

【参考】lambda関数を用いない場合

以下の場合は期待通りに出力されます。

func_list = []

for i in range(3):
    func_list.append(print(i))
for func in func_list:
    func

Answer 1

Python公式ドキュメントのよくある質問に書いてあります。
https://docs.python.org/ja/3/faq/programming.html#why-do-lambdas-defined-in-a-loop-with-different-values-all-return-the-same-result

引数のデフォルト値が定義時に評価されることを利用して

func_list = []

for i in range(3):
    func_list.append(lambda i=i: print(i))


for func in func_list:
    func()

が常套手段です。

読みにくいと感じたなら、よくある質問に書いてあるコードのように

    func_list.append(lambda x=i: print(x))

と変数名を別にして書くのがいいです。

Comments

[otn]

なるほど。引数のデフォルト値という方法があるんですね。これは簡便だ。
他の多くの言語だとデフォルト値は呼び出し時に評価されるので、Python限定の技ですね。

Answer 2

行6の直前では、iの値は2なので、print(i)すれば2が表示されます。

「その時点のiの値」を保存しておきたければ別の変数が必要です。
こういうの（＝クロージャー）は、Pythonではやったことないですが、こうですかね。

for i in range(3):
    func_list.append((lambda x : (lambda : print(x)))(i))

Comments

[shota_cnmn]

ご回答ありがとうございます。
なるほど、4行目で`print(i)`のような関数を実行する場合はそのときの`i`の値で実行されるけど、あくまで定義の場合はそのときの`i`の値は関数に保存されず、グローバル変数として保持されるため、6行目で呼ばれたときにそのときの`i`の値`2`で関数が実行されるということですね。（もしよかったら、私の理解が間違ってたら遠慮なく訂正していただきたいです。）
大変勉強になりました。ありがとうございました。
クロージャーについて初めて知ったので、こちらに関しても勉強しようと思います。

[shota_cnmn]

修正ありがとうございます。
グローバル、ローカル関係なく関数実行時は変数のidで値を参照するという感じですね。

[otn]

はい。グローバルかどうかは本質じゃないので文言を削除しました。
lambdaの内側の変数なのか、lambdaの外側の変数を参照しているのか、の違いです。

[otn]

他の方の回答にあるように「Pythonでは引数のデフォルト値は関数定義時に評価される」という特徴を使うと、クロージャーを使わずともコンパクトに書けます。
（他の多くの言語では引数のデフォルト値は、関数定義時じゃなくて関数呼び出し時に評価されるので、この技は使えない）