python学习笔记之函数总结--高阶函数以及装饰器

Posted 2020-07-28

python学习笔记之函数总结--高阶函数以及装饰器

Python特点：

    1、不是纯函数式编程（允许变量存在）；

    2、支持高阶函数（可以传入函数作为变量）；

    3、支持闭包（可以返回函数）；

    4、有限度的支持匿名函数；

高阶函数：

    1、变量可以指向函数；

    2、函数的参数可以接收变量；

    3、一个函数可以接收另一个函数作为参数；

下面我将示例一些函数的写法以及使用，并说明python中函数的特性：

1、基本的高阶函数示例：

#!/usr/bin/env python
def func():
        print "ext_func"
        def inn_func():
                print "inn_func"
        return inn_func()
print func()

在func函数中我们首先输出的是ext_func表明这是在外部函数中输出的语句，随后在里面定义了内置函数inn_func，在内部函数中输出的是inn_func，最后在外部函数中return返回内部函数的结果

下面是程序运行的结果：

ext_func
inn_func
None

运行程序，首先调用外部函数func，输出语句ext_func，然后return内部函数,内部函数输出inn_func，函数func调用已经完成，返回结果为inn_func的返回值，其返回值为None，我在最后调用时，是print fun(),即打印func函数的返回值，它返回inn_func的返回值，即为None.

2、我们在上一个程序的基础上，进行改进，在调用时如下：

#!/usr/bin/env python
def func():
        print "ext_func"
        def inn_func():
                print "inn_func"
        return inn_func

f = func()
f()

我们现将func()的返回值传递给变量f，再调用f函数

结果如下：

ext_func
inn_func

通过结果，可以看出，第一次是将func()的返回值赋给了f,而func()的返回值就是return inn_func，即把inn_func这个内部函数传递给了变量f，所以在后面调用f()时，就相当于调用函数inn_func()，所以只有两个print 语句输出了。

3、下面是一个对部函数的改进，调用了两个模块time和datetime，简单地实现了一个计时：

#!/usr/bin/env python
import time
import datetime
def func():
        print "ext_func"
        def inn_func(f):
                start = datetime.datetime.now()
                f()
                end = datetime.datetime.now()

                cost = end - start
                print cost.total_seconds()

        return inn_func

def f2():
        time.sleep(3)
f = func()
f(f2)

在上面的函数体中，我们对内部函数进行了改进，其中start和end分别是获取当前系统时间，中间是调用了一个函数f，所以end和start的差值就是函数f执行的时间cost，为了显示的是秒，我们对cost做了一个转化为秒数的改动，即调用total_seconds方法。

下面是程序执行后的结果：

ext_func
3.004226

首先将func函数结果传递给变量f的时候，打印了一句ext_func语句，这时函数f其实就是inn_func函数，因为func函数的返回值就是inn_func函数；调用f函数，这时我们要传递一个参数进去，而这个参数还是另一个函数，我们传递的是自定义的f2函数，它sleep了3秒，所以两个查找cost也是3秒，和预期效果一样。

特别要注意的是，调用一个函数的内部函数，有可能是需要传递参数进去了，可能在外部函数传递参数，也可能是在内部函数进行传递参数，一定要注意到底在哪块传递参数，传的参数是什么，在里面哪里调用了，以及在最后使用函数时，如何根据所写的不同，要具体怎样去调用函数。

4、下面在看一个改进后的程序示例：

#!/usr/bin/env python
import time
import datetime

def func(fc):
        print "ext_func"
        def inn_func(*arg,**kwargs):
                start = datetime.datetime.now()
                fc(*arg,**kwargs)       #f2(arg)
                end = datetime.datetime.now()

                cost = end - start
                print cost.total_seconds()

        return inn_func

def f2(arg):
        print arg
        time.sleep(arg)

def f3(arg1,arg2):
        print arg1,arg2
        time.sleep(5)

def f4():
        time.sleep(6)

f = func(f2)
f(4)

在这个程序中，我们传递了参数，首先是对内部函数的参数传递，有时会传递进来一个函数在里面调用，而传递进来的函数有可能也是需要传递参数的，所以我们就要处理传递函数和传递函数参数的问题，一般我们将函数在外部函数中进行传递进来在里面进行调用，而函数所需要的参数，我们可以在内部函数中进行传递，比如上面这个程序，外部函数传递进来的fc在内部函数中进行调用，而传进来函数的参数在内部函数中进行传递；

为了能将所有情况下的参数全部传递进来，所以在内部函数传参时，采用了*arg和**kwargs以保证所有类型的传参都能成功，在具体fc函数调用时，则需要进行解序列传参进去使用，最后的几个函数就是为了进行测试不同参数传参的问题。

下面是程序运行的结果：

ext_func
4
4.005157

可以看到传递了f2函数给外部函数func，将其返回值inn_func传递给f，调用f函数时，还需要传递一个参数进去，这是根据f2函数内部结构得到的，传递的值是4，所以结果和预期一致。

5、下面是一个练习脚本示例：

#!/usr/bin/env python

def func1(fc):
        print "This is a function of boss."
        print type(fc)
        def func2(*arg):
                print "This is a function in function."
                print arg
                fc(*arg)
                print fc(*arg)

        return func2

def f1(x,y):
        return x*y

f = func1(f1)
f(3,5)

结果如下：

This is a function of boss.
<type ‘function‘>
This is a function in function.
(3, 5)
15

6、装饰器的一些示例与作用说明：

#!/usr/bin/env python
import time
import datetime
def func(fc):
        print "ext_func"
        def inn_func(*arg):
                start = datetime.datetime.now()
                fc(*arg) #f2(arg)
                end = datetime.datetime.now()

                cost = end - start
                print cost.total_seconds()

        return inn_func

@func
def f2(arg):
        print arg
        time.sleep(arg)
@func
def f3(arg1,arg2):
        print arg1,arg2
        time.sleep(5)

@func
def f4():
        time.sleep(6)

#f = func(f4)
#f()
#f2(3)          #fc = func(f2);fc(3)
f3(3,5)

在这段程序中，主要是使用了装饰器，即@func就是下面定义函数的装饰器

在执行的时候直接调用要传递的参数就可以实现和上面一样的功能，这是因为装饰器解释给解释器，自动执行了原来需要手动传递函数的那一步，即fc = func(f2);所以你执行了f2(3),就相当于执行了fc =func(f2); f2(3)两步。

 

注意：装饰器要在函数定义前进行装饰，每装饰一个函数，解释器都会执行fc = func(f2)这一步，在下面的结果处你就可以看到，每个解释器只能解释一个函数，相同的需要都写在前面。

下面是程序执行的结果：

ext_func
ext_func
ext_func
3 5
5.005236

可以看到，在程序中值调用了一次函数，就是f3(),可是ext_func打印了三遍，这是因为装饰器的原因，自动执行了一步，但并没有执行后面的内部函数调用，所以只打印ext_func这句话，而f3()则进行了调用，且传递了参数为5，所以打印结果是时间。和预期效果一致。

7、练习示例：

#!/usr/bin/env python
def check_priv(fc):
 
       defwrap(*arg,**kwargs):
              ifusername == ‘admin‘:
                     fc(*arg,**kwargs)
              else:
                     print"Permission denied"
       returnwrap
 
username = "admin"
 
@check_priv
def f6(arg):
       printarg
       print"restart nginx...",arg
 
f6(‘ok‘)

结果如下：

ok
restart nginx... ok

8、装饰器结合functools返回函数自身属性（函数名）：

#!/usr/bin/env python
import functools
def func_boss(func):
       print "This is a function boss"
       @functools.wraps(func)
       def func_son(*arg,**kwargs):
                print "This is a functionson"
                func(*arg)
               print "Ending"
       return func_son
 
S = 1
@func_boss
#func_test = func_boss(func_test)
def func_test(*arg):
       print "This is a function test"
       #S = 1
       global S
       for i in range(len(arg)):
                S = S*arg[i]
       print S
       return S
 
#func_test(1,2,3,4)
#func_test()
 
a = func_test
print a.__name__

在上面的程序中，我们看到func_boss作为装饰器装饰了函数func_test，这样等于是执行了func_test =func_boss(func_test)这一步，这我们都在上面进行了说明；

那么如果我调用函数func_test时，如果要获取它的名字，返回的结果是什么呢，通过测试发现它返回的是内部函数func_son，这并不是我们想要的结果，因为执行了装饰器的功能，所以函数的属性已经变成了内部函数func_son的，因为func_test就是接受了装饰器的结果，即return func_son。

这时，如果我们想要原来函数的属性的话，可以借助functools模块，首先应该导入这个模块，在装饰器函数里面进行调用，这里是在内部函数func_son定义之前加一个解释器@functools.wraps(func)，它的功能是将func函数的属性赋给高阶函数中的内部函数（又称为wrap函数），这样执行的结果就是我们想要的。

 

不加@functools.wraps(func)的结果如下所示：

This is a function boss
func_son

加@functools.wraps(func)的结果如下：

This is a function boss
func_test

和我们想要的结果一样，获取到的是func_test函数名

9、yield的用法及示例（一）：

!/usr/bin/env python
def odd():
       n= 1
       print"hello yield"
       whileTrue:
              #print"before yield"
              yieldn
              print"after yield"
              n+=2
 
for i in odd():
       printi
       ifi >= 101:
              break

yield出现的函数就会有一个迭代器，它返回的值是依次取的，当你需要用的时候才会给你，不会马上把所有的值都取完，这样太费内存，浪费资源，yield就是返回一个值就会停住，进行等待，当你下一次需要值时，它才执行去返回下一个值，否则就一直停在那，这样做的好处是节省资源。

o = odd()
print "======="
print o.next()
print o.next()
print o.next()
print o.next()

获取yield的返回值（迭代器的返回值）可以使用.next()方法进行获取，获取完所有值就不再有值了，每获取一个值迭代器指向的位置就会变化一次，直到取完所有值。

10、yield用法及示例（二）：

#!/usr/bin/env python
def gen():
       value= 0
       whileTrue:
              recv= yield value
              ifrecv == ‘e‘:
                     break
              value= "gen:%s" % recv
 
g = gen()
 
print g.send(None)  #g.next()
print g.send(‘aaaa‘)
print g.send(‘bbbb‘)
print g.send(‘cccc‘)
print g.send(‘dddd‘)

在上面的程序中，我们主要是要介绍send()方法，是怎样使用的，在函数定义中，我们看recv = yield value这一句，这一句是可以给yield传进来值的，即yield是可以接受send过来的值。

由于yield的特殊性，它在返回一个值的时候就已经停下来了，所以第一次并没有接受send的值，下面调用时的第一个g.send(None)，相当于是g.next()，这就是让yield在往下进行一次取值，跳过第一次返回值后就停止的状态，接下来就是一次接受send的值，然后进行替换value值后返回，为了测试可在前后加一些必要的测试语句查看有什么不同，帮助理解。

 

下面是程序执行的结果：

0
gen:aaaa
gen:bbbb
gen:cccc
gen:dddd

11、下面是改进以后的示例，加入了一些别的功能，可以帮助理解yield和send方法的使用：

#!/usr/bin/env python
def sgen():
       value= 0
       whileTrue:    
              rec= yield value
              ifrec == "quit":    
                     value= ‘please input "q" to quit‘
              elifrec == "hello":
                     #print"hello,nihao"
                     value= "hello,@you"
              else:
                     value= "what are you say?"
s = sgen()
s.send(None)          #跳出第一次停等状态
while True:
       TEXT= raw_input("please input:")
       ifTEXT == "q":
              break
       prints.send(TEXT)

结果如下：

please input:ok
what are you say?
please input:hello
hello,@you
please input:quit
please input "q" to quit
please input:q

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