关于python中函数的思考

2019-03-19 22:51:21 3008

基本语言特性

函数是几乎任何程序语言都支持的基本语言特性。然而,不同的语言对函数的看法却是不同的,这不仅导致了函数在语言中的地位,也产生出了不同的编程风格。
在scheme语言中,函数与普通数据别无二致,所以自然而然的将函数作为第一类对象,同时scheme更强函数式编程和函数递归,以追求计算的本质。
在java中,函数与普通数据是区分开的,即函数不能直接被传递,只能被包裹到类中再通过实例对象被传递,高度的强调面向对象编程。
在python中,函数也被当做第一类对象,支持少量的函数式编程风格,但依然以面向对象为主。

关于第一类对象的思考

所谓第一类对象,就是指这样的一种对象:

  • 可以赋值给变量
  • 可以传参给函数
  • 可以从函数中传出

第一句话其实已经包含了后两句,所以它们可以概括为一句话:类似23,'hello',True,instance这种可以赋值给变量的对象。

首先,我觉得编程语言应该将函数对象作为第一类对象,这应该成为编程语言的标准特性,函数对象和数字23没有什么区别,它们本质上都是数据,所以函数对象可以和普通数据一样被各种操作。但在java中,函数对象被看成与普通数据是不同的,这一点我觉得并不合理。如果在java中要传递一个函数对象,还必须首先将它包裹到一个类中,寄宿到一个实例对象中才能传递。

其次,将函数作为第一类对象,本来就是应该具有的语言特性,并不能说某种语言(如python)支持此特性,就觉得另一种不支持此特性的语言(如java)更差劲。

此外,支持此特性,可以让我们以函数式风格编写代码,在某些场景下,比面向对象风格的代码更有表达力和更好的封装性。

函数的定义

在python中使用如下语句定义一个函数对象:

def add(x, y):
    print('this is function add')
    result = x + y
    return result

思考这个函数定义,它包含了几方面的内容:

  • 使用python的关键字def,目的是告诉python解释器后续是一个函数定义,以便使用Function类实例化一个函数对象。
  • 定义了add作为函数对象的变量名,此时函数对象作为第一类对象。
  • 定义了参数列表(x, y)
  • 定义了函数体
  • 定义了返回值result

一个函数被定义完毕,将会存放在堆上以便被共享调用。
因为add是此函数的引用,add存在于此函数定义处的上下文环境中。

函数的使用

result = add(2, 3)
print(result)

函数是描述符对象

因为函数是一个对象,python中内置了一个dir函数可以查看对象的所有属性信息。
如果仔细的查看可以看到,每一个函数对象的dir结果中,都有一个__get__函数。
这表示:

  1. python内置的Fucntion类中肯定定义了此__get__函数。
  2. __get__函数可以解释实例方法的执行流程,即为啥调用实例方法的时候会自动传递self。

函数是语句集合的抽象

因为一个函数体中包含多条语句,这些语句有着高度统一的目标,都想为统一的目标贡献自己的力量。不同目标的语句应该放在不同的函数中。函数作为多条语句的抽象,而类又作为多个函数的抽象,然后模块又作为多个类的抽象,这是一个层次关系,目的都是为了提供良好的封装以降低程序的复杂度,提升模块化。

函数是执行单元

严格来说,语句才是最小的执行单元,但是我们一般站在函数的角度来表达一个程序(因为站在语句的角度的话,代码量太大了)。当函数成为一个线程的执行单元时,我们对程序的编写就可以转换成:如何合理的设计函数。这种思路倾向于函数式编程。
把函数作为执行单元,还有一个特点是,程序的执行是按照函数栈执行的,我们可以中断和恢复函数以实现协程异步。

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作者

zlw10100
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