开源图书《Python完全自学教程》7.3.1第一类对象

7.3 函数是对象

从本书一开始，就在使用“对象”这个术语，并且前面几章一直在学习 Python 内置对象。本章学习的函数，在 Python 中也是对象。也正是由于这个特点，使得 Python 中的函数有很多更优异的表现，减少了编程的苦恼——保持秀发。

图7-3-1 几种编程语言发明者

7.3.1 第一类对象

第一类对象（First-class Object）这个术语是英国的计算机科学家克里斯托弗·斯特雷奇（Christopher Strachey）于20世纪60年代提出来的，意指能够作为参数传给其他函数或者“存入”一个变量的对象（对于 Python 语言就是能够被变量引用的对象）。前面所学习过的数字、字符串等内置类型的对象，都是第一类对象。而对于函数，在 Python 语言中是第一类对象，但在其他语言中，比如 C、C++语言中就不是第一类对象。

1. 函数名称引用函数对象

下面定义一个极简函数：

>>> def foo(): pass  
...

函数 bar() 的函数体中只有 pass ，这是一个 Python 关键词，它也形成一个语句，表示在当前函数体中什么事情也不做。

>>> foo
<function foo at 0x7fe70c6424c0>

foo 是函数名称，从上述返回结果可知，这个名称就引用（代表）了函数对象，<function foo at 0x7fe70c6424c0> 说明函数作为一个对象存在于内存之中，其内存地址是 0x7fe70c6424c0 （以十六进制表示）。如果与一种内置对象对比，比如 x = 3 ，其中的 3 是对象，变量 x 引用了此对象；此处的 foo 的作用与 x 相当，它是函数的名称，引用了函数对象。

2. 函数对象用于赋值语句

>>> y = foo    # (1)
>>> y
<function foo at 0x7fe70c6424c0>

通过注释（1）的赋值语句——注意，不能写成 y = foo() ——变量 y 也引用了 foo 所引用的函数对象。下面是我们熟知的验证方法：

>>> id(foo)
140630322062528
>>> id(y)
140630322062528
>>> hex(id(foo))    # 转化为十六进制
'0x7fe70c6424c0'
>>> hex(id(y))
'0x7fe70c6424c0'

>>> type(foo)
<class 'function'>
>>> type(y)
<class 'function'>

由此我们可以进一步理解“名称引用对象”的提法，不论是变量名称还是定义函数是所用的函数名称，在注释（1）中，它们引用了同样的对象，并且该对象能够被调用（关于对象的“可调用”，参阅第9章9.5.1节）。为了更清晰地理解“对象能够被调用”的效果，写一个能够打印信息的函数。

>>> def bar():
...     print('calling a function')
...
>>> bar()
calling a function

再通过赋值语句，用另外一个变量引用上述定义的函数对象。

>>> z = bar

名称 z 与名称 bar 引用了同一个函数对象，既然前面用 bar() 执行了此函数对象，那么 z() 也应该实现同样的操作效果。

>>> z()
calling a function

果然如此。

在 Python 里有个统一的规定，只要在对象后面写上圆括号 ( ) ——有的时候圆括号中需要提供参数，就表示调用或者执行该对象。

当然，并非所有对象多能被调用，例如：

>>> 3()
<stdin>:1: SyntaxWarning: 'int' object is not callable; perhaps you missed a comma?
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'int' object is not callable

在异常信息中就明确告知，整数类型对象不能调用——其原因请参阅第9章9.5.1节。

在本书中，通常用 bar() 这种形式表示函数，除了是跟普通变量名称区别之外，也是为了表示该对象可调用。

3. 函数对象作为参数

函数的实参，可以是任何 Python 对象，那么作为第一类对象的函数，自然也可以作为实参。

>>> def inner_func():
...     print("this is inner function.")
...
>>> def out_func(f):
...     f()
...

函数 inner_func() 很平常，函数 out_func() 则不同以往，特殊之处就是函数内的 f() ，根据7.3.1所学可知，这是表示要执行 f 引用的对象。那么，在调用 out_func() 函数的时候，必须让 f 引用一个能够像这样 f() 执行的对象，否则就会报错，比如：

>>> out_func(3)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<stdin>", line 2, in out_func
TypeError: 'int' object is not callable

哪个函数适合呢？近在眼前：

>>> inner_func()
this is inner function.

于是将此函数对象传给 out_func() ，即 inner_func 引用的函数对象做实参。

>>> out_func(inner_func)    # (2)
this is inner function.

注释（2）中，将 inner_func 作为函数 out_func() 的参数——不要写成 inner_func() 。

不仅可以用自己定义的函数对象，还可用任何其他对象，只要能够用 f() 样式调用即可。

>>> lst = [1, 2, 3, 4]
>>> out_func(lst.pop)    # (3)
>>> lst
[1, 2, 3]

lst.pop 也是函数对象——严格说是列表的方法，类似函数，也是对象。lst.pop() 能够删除列表最后一个成员，注释（3）就执行了此对象（没有显示返回值，是因为函数中没有将返回值用变量引用和打印），将列表的最后一个成员删除了。

还可以：

>>> out_func(list)

函数 list() 是内置函数，它的名称 list 也同样引用的是该函数对象，list() 则是执行此函数对象，并创建空列表。

上述示例说明，函数对象可以作为函数的参数。