[Tutor PyCZ] Jmeno, hodnota, prirazeni, funkce, return (bylo Return)

[Petr Prikryl]

jak.petr
> Prosim vas, vysvetlete mi co presne provadi return
> (navraci hodnoty), ale co presne to udela 
> (kdyz je navrati). Dekuji za pomoc

Zkusím to nejdříve jakoby jednoduše a stručně,
potom to trochu rozvedu. Funčnost příkazu return
úzce souvisí s chápáním pojmu proměnná a s příkazem
přiřazování.

Skutečný mechanismus proměnných a jejich přiřazování
dělá problémy i zkušenějším programátorům, kteří 
jsou zvyklí na jiné chápání pojmu proměnná, spojené 
s kompilačními jazyky. Ve skutečnosti to není tak
jednoduché, jak by to na první pohled mohlo vypadat.
Je to spíš úplně jiné. Pokud dobře pochopíš celý 
další text, vyjasní se ti spousta dalších věcí. 
Dokud ho nepochopíš, bude pro tebe Python stále 
záhadný.


Teď ta odpověď...
=============================================

V okamžiku návratu se také ukončuje činnost
funkce, která příkaz return použila.
V běhu programu se pokračuje v místě, kde byla
funkce zavolána. Její volání se jakoby nahradí
návratovou hodnotou. 

Dejme tomu, že máme definovánu funkci, která
k zadanému číslu připočte pět:

def funkce(n):
    vysledek = n + 5
    return vysledek

A dejme tomu, že v nějakém místě v programu
tuto funkci voláme během vyhodnocování nějakého
našeho vzorce. (V tom okamžiku nemusíme vědět, 
co přesně funkce dělá. Víme, že dělá něco správného.)

hodnota = 3 + funkce(8)

Pravá strana přiřazovacího příkazu (=) se 
vyhodnotí a výsledek se spojí s jménem "hodnota".
Při vyhodnocování se narazí na volání funkce(8).
V tom okamžiku se pozastaví vyhodnocování výrazu,
protože zápis "funkce(8)" potřebujeme nahradit
jejím výsledkem. Tímto zápisem tedy funkci 
zavoláme. Běh programu se zanoří do funkce
a provedou se příkazy:
    
     vysledek = 8 + 5     
     return vysledek

Jméno vysledek se spojí s hodnotou 13. Představ
si to jako kuličku, ve které je zavřena třináctka.
Napíšu to takhle (13). S touto kuličkou je spojen
štítek s jménem vysledek. Znázorněme to takhle:

   [vysledek]-->(13)

Kdykoliv nyní použiji jméno vysledek, je to stejné,
jako kdybych použil (13). Jméno ale není důležité.
Důležitá je ta třináctka v kuličce (objekt s hodnotou
13). Ta existuje už v okamžiku, kdy se provedlo
8 + 5. Ten první příkaz uvnitř funkce se nejdříve
změnil takto:

   vysledek = (13)

Zopakujme si, že příkazem přiřazení se spojí jméno
s objektem (13). Přímé použití 13, jména spojeného
s (13) nebo nepojmenovaného odkazu na (13) chápe
Python úplně stejně. Nepojmenovaný odkaz bychom
mohli zapsat takto:
  
   []-->(13)

Číselné konstanty můžeme chápat jako jméno 
odkazující na objekt se stejnou hodnotou. 
Můžeme to znázornit takto:

    [3]-->(3)
   
Z toho všeho plyne, proč můžeme původní funkci
zapsat zjednodušeně takto:

def funkce(n):
    return n + 5

Příkaz return navenek předá právě nepojmenovaný
odkaz na tu kuličku (13). Volání "funkce(8)" je 
ukončeno a nahrazeno odkazem na (13).  

Volání funkce s parametry můžeme považovat
za jakési jméno, které před vyhodnocením
není spojeno s žádným objektem. V okamžiku,
kdy se snažíme místo zápisu funkce dosadit
hodnotu, dojde k zavolání funkce s předepsanými
parametry (zde 8), k vyhodnocení (zde 8 + 5),
vzniku výsledného objektu (zde (13)). Příkaz
return je vlastně totéž, jako kdybychom
původnímu místu, kde jsme použili volání funkce,
přiřadili odkaz na výslednou hodnotu (vazbu na 
objekt (13).

Zápis přiřazovacího příkazu tedy můžeme nejdříve
chápat jako zápis jmen, která se postupně, podle
pravidel, proměňují ve výsledné objekty, až se
dopracujeme k jednomu objektu popsanému jedním
jménem. 

Postupné proměny by se mohly symbolicky rozepsat 
nějak takto:

1.  hodnota = 3 + funkce(8)
2.  hodnota = [3]->(3)  +  [funkce(8)]-->(?)

Volá se funkce -- zanořujeme se do hlubší úrovně...

a.       vysledek = [n]-->(8) + [5]-->(5)

Jména nejsou důležitá, takže můžeme stejně dobře
psát...

b.       vysledek = (8) + (5)

takže...

c.       vysledek = []-->(13)

"Žádné" jméno má stejnou důležitost, jako každé
jiné. Důležitý je ten objekt, na který se odkazujeme.
Takže můžeme psát také...

c.       vysledek = (13)

což vlastně vytvoří vazbu...

d.       [vysledek]-->(13)
e.       return [vysledek]-->(13) 

... je vlastně jako, kdybychom psali

e.  "funkce(8)" = [vysledek]-->(13)

Ale jméno vysledek je viditelné jen uvnitř funkce.
Jenže v tomto okamžiku stejně není důležité, takže
můžeme psát...

f.  "funkce(8)" = (13)

Vytváří se vazba na fiktivní jméno "funkce(8)"

g.  [funkce(8)]-->(13)

V okamžiku provádění return se vynořujeme z volání
funkce a dostáváme se vlastně k pokračování kroku 2.

3. hodnota = [3]->(3)  +  [funkce(8)]-->(13)

Fiktivní jméno [funkce(8)] bylo navázáno na objekt
s výslednou hodnotou a přestává být důležité. Všechna
jména jsou vlastně od tohoto okamžiku nedůležitá. 
Důležité jsou objekty, na které odkazují.

4. hodnota = (3) + (13)

Pokračujeme ve vyhodnocování výrazu.

5. hodnota = []-->(16)
6. hodnota = (16)

A dostáváme se k vytvoření výsledné vazby mezi jménem
hodnota a celkovým výsledkem výrazu.

7. [hodnota]-->(16)

Jméno je důležité jen k tomu účelu, abychom se mohli
nějak odkázat na skutečný objekt, který je pro nás 
důležitý.

Kdekoliv se ve výše uvedeném příkladu vyskytl objekt
s číselnou hodnotou (v kulatých závorkách), jde o jeden
a ten samý objekt. Při přiřazování se neprovádí jeho
kopírování v tom smyslu, že by se vytvořil jiný objekt
se stejnou hodnotou. Když například provedeme přiřazení

8. hodnotaX = hodnota

Vytvoří se vazba jména na ten samý objekt:

9. hodnotaX = [hodnota]-->(16)
10. [hodnotaX]-->(16)

Přesněji bychom to měli znázornit takto:

        [hodnota]-->(16)
        [hodnotaX]---^

(obě jména odkazují na stejný objekt).

Dokud se na objekt (třeba (16)) odkazuje alespoň
jedno jméno, můžeme se na něj dostat. Pokud se na něj
neodkazuje žádné jméno, stává se nedostupným a je to 
stejné, jako kdyby neexistoval. V tom okamžiku se 
může uvolnit, zničit. Například,po provedení 
následujících dvou příkazů se jména spojí s jinými 
objekty:

11. hodnota = 3
12. hodnotaX = 5

Situaci můžeme znázornit takto:

                    (16)   
        [hodnota]-->(3)
        [hodnotaX]-->(5)

Na objekt (16) se už nikdo neodkazuje, takže bude
zrušen.



Pro začátečníka to může být trochu moc věcí
najednou. Ptej se na nejasnosti.

pepr