1.函數式編程
函數是Python內建支持的一種封裝,我們通過把大段代碼拆成函數,通過一層一層的函數調用,就可以把複雜任務分解成簡單的任務,這種分解可以稱之爲面向過程的程序設計。函數就是面向過程的程序設計的基本單元。
而函數式編程(請注意多了一個“式”字)——Functional Programming,雖然也可以歸結到面向過程的程序設計,但其思想更接近數學計算。
我們首先要搞明白計算機(Computer)和計算(Compute)的概念。
在計算機的層次上,CPU執行的是加減乘除的指令代碼,以及各種條件判斷和跳轉指令,所以,彙編語言是最貼近計算機的語言。
而計算則指數學意義上的計算,越是抽象的計算,離計算機硬件越遠。
對應到編程語言,就是越低級的語言,越貼近計算機,抽象程度低,執行效率高,比如C語言;越高級的語言,越貼近計算,抽象程度高,執行效率低,比如Lisp語言。
函數式編程就是一種抽象程度很高的編程範式,純粹的函數式編程語言編寫的函數沒有變量,因此,任意一個函數,只要輸入是確定的,輸出就是確定的,這種純函數我們稱之爲沒有副作用。而允許使用變量的程序設計語言,由於函數內部的變量狀態不確定,同樣的輸入,可能得到不同的輸出,因此,這種函數是有副作用的。
函數式編程的一個特點就是,允許把函數本身作爲參數傳入另一個函數,還允許返回一個函數!
Python對函數式編程提供部分支持。由於Python允許使用變量,因此,Python不是純函數式編程語言。
2.高階函數
高階函數英文叫Higher-order function。什麼是高階函數?我們以實際代碼爲例子,一步一步深入概念。
變量可以指向函數
以Python內置的求絕對值的函數abs()
爲例,調用該函數用以下代碼:
>>> abs(-10)
10
但是,如果只寫abs
呢?
>>> abs
<built-in function abs>
可見,abs(-10)
是函數調用,而abs
是函數本身。
要獲得函數調用結果,我們可以把結果賦值給變量:
>>> x = abs(-10)
>>> x
10
但是,如果把函數本身賦值給變量呢?
>>> f = abs
>>> f
<built-in function abs>
結論:函數本身也可以賦值給變量,即:變量可以指向函數。
如果一個變量指向了一個函數,那麼,可否通過該變量來調用這個函數?用代碼驗證一下:
>>> f = abs
>>> f(-10)
10
成功!說明變量f
現在已經指向了abs
函數本身。直接調用abs()
函數和調用變量f()
完全相同。
函數名也是變量
那麼函數名是什麼呢?函數名其實就是指向函數的變量!對於abs()
這個函數,完全可以把函數名abs
看成變量,它指向一個可以計算絕對值的函數!
如果把abs
指向其他對象,會有什麼情況發生?
>>> abs = 10
>>> abs(-10)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'int' object is not callable
把abs
指向10
後,就無法通過abs(-10)
調用該函數了!因爲abs
這個變量已經不指向求絕對值函數而是指向一個整數10
!
當然實際代碼絕對不能這麼寫,這裏是爲了說明函數名也是變量。要恢復abs
函數,請重啓Python交互環境。
注:由於abs
函數實際上是定義在__builtin__
模塊中的,所以要讓修改abs
變量的指向在其它模塊也生效,要用__builtin__.abs = 10
。
傳入函數
既然變量可以指向函數,函數的參數能接收變量,那麼一個函數就可以接收另一個函數作爲參數,這種函數就稱之爲高階函數。
一個最簡單的高階函數:
def add(x, y, f):
return f(x) + f(y)
當我們調用add(-5, 6, abs)
時,參數x
,y
和f
分別接收-5
,6
和abs
,根據函數定義,我們可以推導計算過程爲:
x = -5
y = 6
f = abs
f(x) + f(y) ==> abs(-5) + abs(6) ==> 11
return 11
用代碼驗證一下:
>>> add(-5, 6, abs)
11
編寫高階函數,就是讓函數的參數能夠接收別的函數。
小結
把函數作爲參數傳入,這樣的函數稱爲高階函數,函數式編程就是指這種高度抽象的編程範式。