一等函数：在 Python 中，函数是一等对象。

5.1 把函数视作对象

• 函数都是function 类的实例；
• 函数可以用作赋值，也可以作为参数传给函数，这证明了其“一等”本性；
• __doc__ 属性是函数对象中的一个属性，使用 help() 函数可以返回其内容。

5.2 高阶函数：map、filter、reduce 的替代

高阶函数：接受函数为参数，或把函数作为结果返回的函数。例如 map、sorted（**2.7 **节）。

• map 和 filter 返回生成器，因此可以使用生成器表达式替代（Python2 中为列表）；
• reduce（不再是内置函数，在 functools 中）是归约函数，将某个操作应用到序列的元素上，累计之前的结果，把一系列值归约成一个值。它常用于求和，基本可用 sum 替代（见**10.6 **节）；
• 归约函数还包括：all（全部合取）、any（全部析取）等，具体见**14.11 **节。

5.3 匿名函数

• lambda 函数的定义体只能使用纯表达式；
• lambda 句法只是语法糖，会和 def 一样创建函数对象。

5.4 可调用对象

• 可以使用 callable() 判断对象是否可调用；
• 可调用对象包括：
  • 定义的函数；
  • 内置函数、内置方法（使用 C 语言实现，经过优化）；
  • 方法；
  • 类（类也是对象，调用时会运行 __new__ 类方法创建实例，后用 __init__ 方法初始化）；
  • 定义了 __call__ 方法的类的实例对象；
  • 生成器函数（返回生成器对象），在第 14 章中具体讨论，在第 16 章中讨论用作协程。

5.5 自定义可调用类型

• 需要在内部维护一个状态，让它在调用之间可用；
• 其他包含内部状态的函数——闭包和装饰器，在第 7 章讨论。

5.6 函数内省

• 使用 dir() 可以得到对象的所有属性名；
• 可以给函数对象赋予属性：

def func():
    return 0

func.description = '1'
print(func.description)   # 1

• 函数对象特有的属性（不仅限于）：
  • __annotations__：对参数和返回值的注解；
  • __call__：实现调用方法；
  • __code__：函数元数据、函数定义体（字节码）；
  • __defaults__：形参的默认值；
  • __globals__：全局变量；
  • __name__：函数名称；
• IDE 和框架使用 __defaults__、__code__、__annotations__ 属性提取函数签名信息。

5.7 定位参数、仅限关键字参数

• 调用函数时使用 *、** 展开可迭代对象，映射到单个参数。前者接收传入的定位参数，后者接收传入的关键字参数，都不可以使用关键字直接赋值；
• 在 *args 表示的参数之后，所有的参数都不可以使用定位参数传入，否则会被 args 捕获。这种参数就被称作仅限关键字参数；
• 如果不想支持数量不定的定位参数，而想支持仅限关键字参数，在签名中放一个 * 即可，它后面定义的参数都是仅限关键字参数。

5.8 获取关于参数的信息

__defaults__、__code__、__annotations__ 属性

• 函数对象的 __defaults__ 属性是一个元组，里面保存定位参数和关键字参数的默认值；
• __kwdefaults__ 属性保存仅限关键字参数的默认值；
• 参数的名称储存在 __code__ 属性中，它是一个 code 对象的引用。其中的 co_varnames 元组包含了所有变量名（包括函数体内定义的局部变量），co_argcount 为参数个数；
• 可以利用 co_argcount 和 co_varnames 确定参数的名称，随后从后往前对应 __defaults__ 中的值（有默认值的定长参数必须在无默认值的定长参数之后），由此得到参数默认值。这里的参数名称列表不包含前缀为 *、** 的变长参数，因此在复杂情况下难以确定。

print(tag.__defaults__)
print(tag.__kwdefaults__)
print(tag.__code__.co_varnames)
print(tag.__code__.co_argcount)
print(tag.__code__.co_kwonlyargcount)

'''
None
{'cls': None}
('name', 'cls', 'content', 'attrs')
1
1
'''

inspect 模块

• 使用 sig = inspect.signature(func) 建立函数签名；
• sig.parameters 包含各参数的有序字典，键为参数名，值为 inspect.Parameter 对象，可以使用 param.name、param.kind、param.default、param.annotation 得到参数名、种类（定位/关键字参数、定位参数元组、关键字参数字典、仅关键字参数、仅定位参数）、默认值（无默认值为 inspect._empty）和参数的注解（见下一节）；
• sig.bind() 方法接受的参数匹配方式与函数完全一致（函数调用怎么传参，这里就怎么传），可以用此方法在调用函数前验证参数。返回 inspect.BoundArguments 对象，其 argument 属性包含各形参对应实参值的有序字典。这种方式与 Python 解释器的机制相同；
• sig.return_annotation 属性保存返回值的注解。

import inspect

sig = inspect.signature(tag)
print(sig.parameters)

my_tag = {'name': 'img', 'title': 'Sunset Boulevard', 'src': 'sunset.jpg', 'cls': 'framed'}
bound_args = sig.bind(**my_tag)
print(bound_args.arguments)

del my_tag['name']
bound_args = sig.bind(**my_tag)

'''
OrderedDict([('name', <Parameter "name">), ('content', <Parameter "*content">), ('cls', <Parameter "cls=None">), ('attrs', <Parameter "**attrs">)])

OrderedDict([('name', 'img'), ('cls', 'framed'), ('attrs', {'title': 'Sunset Boulevard', 'src': 'sunset.jpg'})])

**TypeError**      Traceback (most recent call last)
...
**TypeError**: missing a required argument: 'name'
'''

5.9 函数注解

• 可以为函数声明中的参数和返回值添加元数据：添加注解。注解表达式可以是任意类型的，一般使用类和字符串；
• 为参数添加注解：在参数后添加 : 符号和表达式。有默认值时放在参数名和等号之间；
• 为返回值添加注解：在 ) 和 : 之间添加 -> 和表达式；
• 注解会直接存储在函数的字典属性 __annotations__ 中（保留注解类型），返回值为 'return'；
• 注解对 Python 解释器没有任何意义，只为 IDE、框架等工具的静态类型检查功能提供信息。

5.10 支持函数式编程的包

operator 模块

operator 模块提供了大部分简单运算、读取操作的函数形式。

• 算术运算符的函数：operator.add、operator.mul 等；
• 元素或属性读取的函数：operator.itemgetter、operator.attrgetter，需要先构造函数：
  • operator.itemgetter 基于 [] 实现，从序列中获取指定位置的元素。构造时支持传入多个参数，它构建的函数会返回对应位置元素的元组；
  • operator.attrgetter 能根据名称提取对象的属性。构造时的参数为属性的名称，支持传入多个参数，支持深入嵌套对象（包含 . 符号）。
• 调用对象方法的函数：methodcaller，需要先构造函数。构造时的第一个参数为方法的名称，后几个参数为对应方法中的参数。

functools.partial 冻结参数

• partial用于冻结部分参数，这样在后续调用函数时，使用的参数更少。如将二元函数（乘积）变为一元函数（乘以3）：triple = partial(mul, 3)；
  • 第一个参数是可调用对象；
  • 后面跟着任意个要绑定的定位参数和关键字参数；
  • 该函数返回一个functools.partial对象，可以使用func、args、keywords访问原函数和参数；
• partialmethod可在类内定义，用来以类似的方式处理方法，可以直接调用冻结参数后的方法。