在很多资料中，经常会看到这样一句话：“Python 中的函数是第一类对象”。这里所说的第一类对象，其实是指函数作为一个对象，与其他对象具有相同的地位。

关于这一点，Guido 曾提过“First-class Everything”，他对 Python 的一个发展目标就是所有的对象都是第一类对象。也就是说，所有对象都可以赋值给变量，放进容器中，作为参数传递，用作返回值等等。

1

函数是对象

Python 中的一切皆对象，对于函数也不例外。

以一个简单的函数为例，来说明这一点：

>>> def greet(msg):
...     print('Hello, {}!'.format(msg))
...
>>>

我们都知道，对象有三大要素 - id、type、value，那么函数有吗？

>>> id(greet)    # 唯一标识
570757645992
>>>
>>> type(greet)  # 对象的类型
<class 'function'>
>>>
>>> greet        # 对象的值
<function greet at 0x00000084E3CE86A8>

很显然，它都有！当然，除了这些通用属性之外，函数还可用于一些高级操作。

2

函数可以赋值给变量

由于函数是对象，所以和任何其他对象（例如：字符串）一样，它也可以赋值给变量：

>>> g = greet
>>> f = greet
>>> g is f
True

但这并不会调用函数，只不过是在函数对象上绑定了新的名称而已。

如果要调用函数，除了直接使用 greet 之外，还可以通过调用这些变量来执行相同的底层函数：

>>> greet('nice to meet you')
Hello, nice to meet you!
>>>
>>> f('nice to meet you')
Hello, nice to meet you!
>>>
>>> g('nice to meet you')
Hello, nice to meet you!

3

函数可以存储在容器中

常见的容器有很多（例如：列表、字典），它们可以存储任何对象，也包括函数。

例如，向列表中添加一些函数：

>>> funcs = [greet, len, str.lower]
>>> funcs
[<function greet at 0x00000084E3CE86A8>, <built-in function len>, <method 'lower' of 'str' objects>]

其中，greet 是我们自定义的函数，len 是内置函数，而 str.lower 是字符串中的方法。

要调用这些函数很容易，可以直接通过索引来访问：

>>> funcs[0]
<function greet at 0x00000084E3CE86A8>
>>>
>>> funcs[0]('nice to meet you')
Hello, nice to meet you!

也可以将其分配给变量，然后通过变量来调用：

>>> f = funcs[0]
>>> f('nice to meet you')
Hello, nice to meet you!

4

函数可以作为参数

在函数式编程中，有一个很重要的概念 - 高阶函数，就是让函数的参数能够接收别的函数。如果使用过 map()、filter() 之类的函数，应该知道这一点。

来看下面这个函数：

>>> def welcome(func, msg):
...     func(msg);
...
>>>

可以通过传递不同的函数和信息来影响问候语，尝试传递 greet 函数：

>>> welcome(greet, 'nice to meet you')
Hello, nice to meet you!

函数的这个特性非常强大，它允许我们抽象并传递程序中的行为。

5

函数可以嵌套

与条件语句和循环语句类似，Python 也允许在一个函数中定义其他函数，这些函数通常被称为嵌套函数（或内部函数）。

来看一个示例：

>>> def welcome(msg):     # 外部函数
...     def greet(text):  # 嵌套函数
...         return 'Hello, {}!'.format(text)
...     return greet(msg)
...
>>>

当每次调用 welcome 时，它都会定义一个新的嵌套函数 greet，然后调用它：

>>> r = welcome('nice to meet you')
>>> print(r)
Hello, nice to meet you!

6

函数可以作为返回值

函数不仅可以嵌套，还可以作为返回值，甚至是捕获并携带外部函数的一些状态。

对上述示例略作修改：

>>> def welcome(msg):
...     def greet():
...         return 'Hello, {}!'.format(msg)
...     return greet  # 注意这里没有圆括号
...
>>>

如果仔细观察嵌套函数 greet，你会发现它不再有任何参数了，但仍可以访问外部函数中定义的参数 msg：

>>> f = welcome('nice to meet you')
>>> f
<function welcome.<locals>.greet at 0x00000084E3CE8620>
>>>
>>> f()
'Hello, nice to meet you!'

看起来，greet 似乎记住了参数的值。这样的函数称为词法闭包（或简称：闭包），即使程序流不在该范围内，闭包也会记住其所包含的词法范围中的值。

7

对象可以表现得像函数

虽然对象不是函数，但是也可以被调用。在某些情况下，可以将它们当作函数来处理。

如果对象是可调用的，意味着可以对它使用圆括号 () 并传递参数：

>>> class Greeter:
...     def __init__(self, name):
...         self.name = name
...     def __call__(self, msg):
...         return 'Hello, {}, {}!'.format(self.name, msg)
...
>>>

在内部，将对象实例作为函数来“调用”会尝试执行 __call__ 方法：

>>> g = Greeter('Pony')
>>> g('nice to meet you')
'Hello, Pony, nice to meet you!'

并非所有的对象都可以调用，可以用内置函数 callable 来判断：

>>> callable(Greeter)
True
>>>
>>> callable(True)
False

·END·
 

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