Python3 中作为一等对象的函数解析

Python  /  管理员 发布于 7年前   189

Python3 函数

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。

函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。你已经知道Python提供了许多内建函数，比如print()。但你也可以自己创建函数，这被叫做用户自定义函数。

在 Python 语言中，函数与整数、字符串、字典等基本数据类型一样，都是 一等对象 。所谓一等对象，即满足如下三个条件：

• 在运行时创建
• 能赋值给变量
• 能作为函数的参数或返回值

以下 IDLE 中的代码即在运行时创建了函数 factorial ：

>>> def factorial(n):...   '''calculates n!'''...   return 1 if n < 2 else n * factorial(n-1)...>>> factorial(5)120>>> factorial.__doc__'calculates n!'>>> type(factorial)<class 'function'>>>> fact = factorial>>> fact<function factorial at 0x7f55bc771c10>>>> fact(5)120>>> list(map(fact, range(10)))[1, 1, 2, 6, 24, 120, 720, 5040, 40320, 362880]

从输出中可以看出， factorial 是 function 类的实例对象， __doc__ 是 factorial 对象众多属性中的一个。

可以把 factorial 函数赋值给变量 fact ，通过 fact 变量调用 factorial 函数。还可以把 factorial 作为参数传递给 map 函数。

这些行为表现了函数作为一等对象的特性。

一、高阶函数

接受函数作为参数，或者把函数作为返回值的函数即为 高阶函数 。

如内置用于排序的 sorted 函数，它的 key 参数用于传入一个函数，在需要排序的每个元素上执行特定的操作。如根据单词长度对多个字符串进行排序：

>>> fruits = ['strawberry', 'fig', 'apple', 'cherry', 'raspberry', 'banana']>>> sorted(fruits, key=len)['fig', 'apple', 'cherry', 'banana', 'raspberry', 'strawberry']

任何单参数的函数都可以作为 key 的值传给 sorted 函数，如把单词反向拼写作为排序条件：

>>> def reverse(word):...   return word[::-1]...>>> reverse('test')'tset'>>> sorted(fruits, key=reverse)['banana', 'apple', 'fig', 'raspberry', 'strawberry', 'cherry']

map、filter 与 reduce

函数式编程语言通常会提供 map 、 filter 和 reduce 三个高阶函数或者实现了类似功能的函数。Python3 中的列表推导和生成器即具有 map 和 filter 函数的功能。

参考如下示例：

>>> def fact(n):...   return 1 if n < 2 else n * fact(n-1)...>>> list(map(fact, range(6)))[1, 1, 2, 6, 24, 120]>>> [fact(n) for n in range(6)][1, 1, 2, 6, 24, 120]>>> list(map(fact, filter(lambda n: n % 2, range(6))))[1, 6, 120]>>> [fact(n) for n in range(6) if n % 2][1, 6, 120]

通过列表推导可以完成与 map 或 filter 函数类似的工作，且可读性更高，也避免了使用 lambda 表达式。

reduce 在 Python2 中是内置函数，但在 Python3 中被移到了 functools 模块中。 reduce 可以把某个操作连续地应用到某个序列上，累计所有的结果，把产生的一系列值规约成一个值。因此常用于求和计算，但内置的 sum 函数在可读性和性能方面更优。

>>> from functools import reduce>>> from operator import add>>> reduce(add, range(101))5050>>> sum(range(101))5050

二、匿名函数

可以使用 lambda 关键字在 Python 表达式内创建匿名函数。

在函数的参数列表中最适合使用匿名函数。如前面的根据字符串反序后的结果对单词列表进行排序，可以使用 lambda 匿名函数替代传入 sorted 的 reverse 函数：

>>> fruits = ['strawberry', 'fig', 'apple', 'cherry', 'raspberry', 'banana']>>> sorted(fruits, key=lambda word: word[::-1])['banana', 'apple', 'fig', 'raspberry', 'strawberry', 'cherry']

lambda 表达式 lambda words: words[::-1] 即等同于之前的 reverse 函数：

def reverse(word):   return word[::-1]

除了作为参数传给某个高阶函数外，Python 很少使用匿名函数。

三、可调用对象

除了用户自定义的函数，其他可调用对象也可以使用调用运算符（即 () ）。

Python 的数据模型中共包含 7 种可调用对象：

• 用户自定义函数：使用 def 语句或 lambda 表达式创建的函数
• 内置函数：由 C 语言（CPython）实现的函数，如 len 或 time.strftime 等
• 内置方法：使用 C 语言实现的方法，如 dict.get
• 方法：在类的定义体中定义的函数
• 类：类在调用时会使用 __new__ 方法创建实例，然后运行 __init__ 初始化实例，最后将实例返回给调用方。调用类相当于调用函数。
• 类的实例：如果类的定义中实现了 __call__ 方法，则其实例可以作为函数调用
• 生成器：使用 yield 关键字的函数或方法。可以返回生成器对象。

使用内置的 callable() 函数可以确认对象是否可调用。

任何 Python 对象都可以表现得像函数，只需实现该实例的 __call__ 方法。

如下面的 bingocall.py ，从列表中随机取出一个元素：

import randomclass BingoCage:  def __init__(self, items):    self._items = list(items)    random.shuffle(self._items)  def pick(self):    try:      return self._items.pop()    except IndexError:      raise LookupError('pick from empty BingoCage')  def __call__(self):    return self.pick()bingo = BingoCage(range(50))print(bingo.pick())# => 38print(bingo())# => 22print(callable(bingo))# => True

bingo 是 BingoCage 类的一个实例，由于 BingoCage 类中实现了 __call__ 方法，则 bingo 对象是可调用的（ bingo() ）。

四、支持函数式编程的模块

operator

在函数式编程中，经常需要将算术运算符当作函数使用。如不使用递归计算阶乘。

使用 reduce 和 lambda 表达式计算阶乘：

>>> from functools import reduce>>> def fact(n):...   return reduce(lambda a, b: a*b, range(1, n+1))...>>> fact(5)120

Python 中的 operator 为多个运算符提供了对应的函数，可以避免写 lambda a, b: a*b 这种匿名函数。

使用 reduce 和 operator.mul 计算阶乘：

>>> from operator import mul>>> from functools import reduce>>> def fact(n):...   return reduce(mul, range(1, n+1))...>>> fact(5)120

operator 模块中还有一类 itemgetter 和 attrgetter 函数，可以替代从序列中取出元素或读取属性的 lambda 表达式。

如根据元组中的第二个元素对多个元组进行排序：

>>> metro_data = [...   ('Tokyo', 'JP', 36.933, (35.689722, 139.691667)),...   ('Delhi NCR', 'IN', 21.935, (28.613889, 77.208889)),...   ('Mexico City', 'MX', 20.142, (19.433333, -99.133333)),...   ('New York-Newark', 'US', 20.104, (40.808611, -74.020386)),...   ('Sao Paulo', 'BR', 19.649, (-23.547778, -46.635833)),... ]>>> from operator import itemgetter>>> for city in sorted(metro_data, key=itemgetter(1)):...   print(city)...('Sao Paulo', 'BR', 19.649, (-23.547778, -46.635833))('Delhi NCR', 'IN', 21.935, (28.613889, 77.208889))('Tokyo', 'JP', 36.933, (35.689722, 139.691667))('Mexico City', 'MX', 20.142, (19.433333, -99.133333))('New York-Newark', 'US', 20.104, (40.808611, -74.020386))

如果把多个参数传递给 itemgetter ，则该函数会返回由提取的值构成的元组：

>>> cc_name = itemgetter(1, 0)>>> for city in metro_data:...   print(cc_name(city))...('JP', 'Tokyo')('IN', 'Delhi NCR')('MX', 'Mexico City')('US', 'New York-Newark')('BR', 'Sao Paulo')

attrgetter 与 itemgetter 作用类似，可以根据名称提取对象的属性。

operator 模块中还有一个 methodcaller 函数，可以用来在某个对象上调用由参数指定的方法。

>>> from operator import methodcaller>>> s = 'The time has come'>>> upcase = methodcaller('upper')>>> upcase(s)'THE TIME HAS COME'>>> hiphenate = methodcaller('replace', ' ', '-')>>> hiphenate(s)'The-time-has-come'functools.partial

高阶函数 functools.partial 用来 部分应用 某个函数。即基于某个函数创建一个新的可调用对象，并把原函数的某些参数固定。

如使用 partial 把一个接受双参数的函数改编成单参数的可调用对象：

>>> from operator import mul>>> from functools import partial>>> triple = partial(mul, 3)>>> triple(7)21>>> list(map(triple, range(1, 10)))[3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27]

partial() 函数返回一个 functools.partial 对象，该对象提供对原函数的访问和固定原函数参数的行为。

>>> def greeting(words, name):...   return f'{words}, {name}!'...>>> from functools import partial>>> greeting2 = partial(greeting, name='skitar')>>> greeting2("what's up")"what's up, skitar!">>> greeting2functools.partial(<function greeting at 0x7f70f31788b0>, name='skitar')

总结

以上所述是小编给大家介绍的Python3 中作为一等对象的函数解析，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对站的支持！
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