Python函數是所謂的第一類對象（First-Class Object）是什麼鬼？

以前寫過一篇關於裝飾器的文章，雖然寫得還算不錯，可是也有很多同窗表示沒看懂，我大概分析了其中的緣由，主要問題是他們不理解函數，由於Python中的函數不一樣於其它語言。

正確理解 Python函數，可以幫助咱們更好地理解 Python 裝飾器、匿名函數（lambda）、函數式編程等高階技術。

函數（Function）做爲程序語言中不可或缺的一部分，太稀鬆日常了。但函數做爲第一類對象（First-Class Object）倒是 Python 函數的一大特性。那到底什麼是第一類對象呢？

函數是對象

在 Python 中萬物皆爲對象，函數也不例外，函數做爲對象能夠賦值給一個變量、能夠做爲元素添加到集合對象中、可做爲參數值傳遞給其它函數，還能夠當作函數的返回值，這些特性就是第一類對象所特有的。

先來看一個簡單的例子

>>> def foo(text):
...     return len(text)
...
>>> foo("zen of python")
13複製代碼

這是一個再簡單不過的函數，用於計算參數 text 的長度，調用函數就是函數名後面跟一個括號，再附帶一個參數，返回值是一個整數。

函數身爲一個對象，擁有對象模型的三個通用屬性：id、類型、和值。

>>> id(foo)
4361313816
>>> type(foo)
<class 'function'>
>>> foo
<function foo at 0x103f45e18>複製代碼

做爲對象，函數能夠賦值給一個變量

>>> bar = foo複製代碼

賦值給另一個變量時，函數並不會被調用，僅僅是在函數對象上綁定一個新的名字而已。

>>> bar("zen of python")
13
>>>複製代碼

同理，你還能夠把該函數賦值給更多的變量，惟一變化的是該函數對象的引用計數不斷地增長，本質上這些變量最終指向的都是同一個函數對象。

>>> a = foo
>>> b = foo
>>> c = bar
>>> a is b is c
True複製代碼

函數能夠存儲在容器

容器對象（list、dict、set等）中能夠存聽任何對象，包括整數、字符串，函數也能夠做存放到容器對象中，例如

>>> funcs = [foo, str, len]
>>> funcs
[<function foo at 0x103f45e18>, <class 'str'>, <built-in function len>]
>>> for f in funcs:
...     print(f("hello"))
...
5
hello
5
>>>複製代碼

foo 是咱們自定義的函數，str 和 len 是兩個內置函數。for 循環逐個地迭代出列表中的每一個元素時，函數對象賦值給了 f 變量，調用 f(「hello」) 與 調用 foo(「hello」) 本質是同樣的效果，每次 f 都從新指向一個新的函數對象。固然，你也能夠使用列表的索引定位到元素來調用函數。

>>> funcs[0]("Python之禪")
# 等效於 foo("Python之禪")
8複製代碼

函數能夠做爲參數

函數還能夠做爲參數值傳遞給另一個函數，例如：

>>> def show(func):
...     size = func("python 之禪") # 等效於 foo("Python之禪") 
...     print ("length of string is : %s" % size)
...
>>> show(foo)
length of string is : 9複製代碼

函數能夠做爲返回值

函數做爲另一個函數的返回值，例如：

>>> def nick():
...     return foo
>>> nick
<function nick at 0x106b549d8> >>> a = nick() >>> a <function foo at 0x10692ae18> >>> a("python") 6複製代碼

還能夠簡寫爲

>>> nick()("python")
6複製代碼

函數接受一個或多個函數做爲輸入或者函數輸出（返回）的值是函數時，咱們稱這樣的函數爲高階函數，好比上面的 show 和 nick 都屬於高階函數。

Python內置函數中，典型的高階函數是 map 函數，map 接受一個函數和一個迭代對象做爲參數，調用 map 時，依次迭代把迭代對象的元素做爲參數調用該函數。

>>> map(foo, ["the","zen","of","python"])
>>> lens = map(foo, ["the","zen","of","python"])
>>> list(lens)
[3, 3, 2, 6]複製代碼

map 函數的做用至關於：

>>> [foo(i) for i in ["the","zen","of","python"]]
[3, 3, 2, 6]複製代碼

只不過 map 的運行效率更快一點。

函數能夠嵌套

Python還容許函數中定義函數，這種函數叫嵌套函數。

>>> def get_length(text):
...     def clean(t):           # 2
...         return t[1:]
...     new_text = clean(text)  # 1
...     return len(new_text)
...
>>> get_length("python")
5
>>>複製代碼

這個函數的目的是去除字符串的第一個字符後再計算它的長度，儘管函數自己的意義不大，但能足夠說明嵌套函數。get_length 調用時，先執行1處代碼，發現有調用 clean 函數，因而接着執行2中的代碼，把返回值賦值給了 new_text ，再繼續執行後續代碼。

>>> clean("python")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'clean' is not defined複製代碼

函數中裏面嵌套的函數不能在函數外面訪問，只能是在函數內部使用，超出了外部函數的作用域就無效了。

實現了 __call__ 的類也能夠做爲函數

對於一個自定義的類，若是實現了 __call__ 方法，那麼該類的實例對象的行爲就是一個函數，是一個能夠被調用（callable)的對象。例如：

class Add:
    def __init__(self, n):
         self.n = n
    def __call__(self, x):
        return self.n + x

>>> add = Add(1)
>>> add(4)
>>> 5複製代碼

執行 add(4) 至關於調用 Add._call__(add, 4)，self 就是實例對象 add，self.n 等於 1，因此返回值爲 1+4

add(4)
  ||
Add(1)(4)
  ||
Add.__call__(add, 4)複製代碼

肯定對象是否爲可調用對象能夠用內置函數callable來判斷。

>>> callable(foo)
True
>>> callable(1)
False
>>> callable(int)
True複製代碼

總結

Python中包含函數在內的一切皆爲對象，函數做爲第一類對象，支持賦值給變量，做爲參數傳遞給其它函數，做爲其它函數的返回值，支持函數的嵌套，實現了__call__方法的類實例對象也能夠當作函數被調用。

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