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高阶函数

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高阶函数英文叫Higher-order function。什么是高阶函数?我们以实际代码为例子,一步一步深入概念。

变量可以指向函数

以Python内置的求绝对值的函数abs()为例,调用该函数用以下代码:

>>> abs(-10)
10

但是,如果只写abs呢?

>>> abs
<built-in function abs>

可见,abs(-10)是函数调用,而abs是函数本身。

要获得函数调用结果,我们可以把结果赋值给变量:

>>> x = abs(-10)
>>> x
10

但是,如果把函数本身赋值给变量呢?

>>> f = abs
>>> f
<built-in function abs>

结论:函数本身也可以赋值给变量,即:变量可以指向函数。

如果一个变量指向了一个函数,那么,可否通过该变量来调用这个函数?用代码验证一下:

>>> f = abs
>>> f(-10)
10

成功!说明变量f现在已经指向了abs函数本身。直接调用abs()函数和调用变量f()完全相同。

函数名也是变量

那么函数名是什么呢?函数名其实就是指向函数的变量!对于abs()这个函数,完全可以把函数名abs看成变量,它指向一个可以计算绝对值的函数!

如果把abs指向其他对象,会有什么情况发生?

>>> abs = 10
>>> abs(-10)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'int' object is not callable

abs指向10后,就无法通过abs(-10)调用该函数了!因为abs这个变量已经不指向求绝对值函数而是指向一个整数10

当然实际代码绝对不能这么写,这里是为了说明函数名也是变量。要恢复abs函数,请重启Python交互环境。

注:由于abs函数实际上是定义在import builtins模块中的,所以要让修改abs变量的指向在其它模块也生效,要用import builtins; builtins.abs = 10

传入函数

既然变量可以指向函数,函数的参数能接收变量,那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数,这种函数就称之为高阶函数。

一个最简单的高阶函数:

def add(x, y, f):
    return f(x) + f(y)

当我们调用add(-5, 6, abs)时,参数xyf分别接收-56abs,根据函数定义,我们可以推导计算过程为:

x = -5
y = 6
f = abs
f(x) + f(y) ==> abs(-5) + abs(6) ==> 11
return 11

用代码验证一下:

>>> add(-5, 6, abs)
11

编写高阶函数,就是让函数的参数能够接收别的函数。

小结

把函数作为参数传入,这样的函数称为高阶函数,函数式编程就是指这种高度抽象的编程范式。

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