Лекция 2. Всё, что вы хотели знать о функциях в Python.

Лекция 2: Всё, что вы хотели знать о
функциях в Python
Сергей Лебедев
sergei.a.lebedev@gmail.com
14 сентября 2015 г.

Синтаксис объявления функций (1)
• Ограничения на имя функции в Python типичны1: можно
использовать буквы, подчеркивание _ и цифры от 0 до 9,
но цифра не должна стоять на первом месте.
>>> def foo():
... return 42
...
>>> foo()
42
• return использовать не обязательно, по умолчанию
функция возвращает None.
>>> def foo():
... 42
...
>>> print(foo())
None
1
http://bit.ly/python-identifiers
1 / 41

Синтаксис объявления функций (2)
• Для документации функции используются строковые
литералы
>>> def foo():
... """I return 42."""
... return 42
...
• После объявления функции документация доступна через
специальный атрибут
>>> foo.__doc__
'I return 42.'
• В интерпретаторе удобней пользоваться встроенной
функцией
>>> help(foo) # или foo? в IPython.
2 / 41

Пример: min
>>> def min(x, y): # __o
... return x if x < y else y # _`<,_
... # (_)/ (_)
>>> min(-5, 12) # http://ascii.bike
-5
>>> min(x=-5, y=12)
-5
>>> min(x=-5, z=12)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: min() got an unexpected keyword argument 'z'
>>> min(y=12, x=-5) # порядок не важен.
-5
3 / 41

Пример: куда дальше?
• Находить минимум произвольного количества аргументов
>>> min(-5, 12, 13)
-5
• Использовать функцию min для кортежей, списков,
множеств и других последовательностей
>>> xs = {-5, 12, 13}
>>> min(???)
-5
• Ограничить минимум произвольным отрезком [lo, hi]
>>> bounded_min(-5, 12, 13, lo=0, hi=255)
12
• По заданным lo и hi строить функцию bounded_min
>>> bounded_min = make_min(lo=0, hi=255)
>>> bounded_min(-5, 12, 13)
12
4 / 41

Упаковка и
распаковка

Упаковка аргументов (1)
>>> def min(*args): # type(args) == tuple.
... res = float("inf")
... for arg in args:
... if arg < res:
... res = arg
... return res
...
>>> min(-5, 12, 13)
-5
>>> min()
inf
Вопрос
Как потребовать, чтобы в args был хотя бы один элемент?
5 / 41

Упаковка аргументов (2)
>>> def min(first, *args):
... res = first
... # ...
...
>>> min()
TypeError: min() missing 1 required [...] argument: 'first'
Вопрос
Как применить функцию min к коллекции?
>>> xs = {-5, 12, 13}
>>> min(???)
6 / 41

Распаковка аргументов
• Синтаксис будет работать с любым объектом,
поддерживающим протокол итератора.
>>> xs = {-5, 12, 13}
>>> min(*xs)
-5
>>> min(*[-5, 12, 13])
-5
>>> min(*(-5, 12, 13))
-5
• Об итераторах потом, а пока вспомним про bounded_min
>>> bounded_min(-5, 12, 13, lo=0, hi=255)
12
7 / 41

Ключевые аргументы: аргументы по умолчанию
>>> def bounded_min(first, *args, lo=float("-inf"),
... hi=float("inf")):
... res = hi
... for arg in (first, ) + args:
... if arg < res and lo < arg < hi:
... res = arg
... return max(res, lo)
...
>>> bounded_min(-5, 12, 13, lo=0, hi=255)
12
Вопрос
В какой момент происходит инициализация ключевых
аргументов со значениями по умолчанию?
8 / 41

Ключевые аргументы: подводные камни
>>> def unique(iterable, seen=set()):
... acc = []
... for item in iterable:
... if item not in seen:
... seen.add(item)
... acc.append(item)
... return acc
...
>>> xs = [1, 1, 2, 3]
>>> unique(xs)
[1, 2, 3]
>>> unique(xs)
[]
>>> unique.__defaults__
({1, 2, 3},)
9 / 41

Ключевые аргументы: правильная инициализация
>>> def unique(iterable, seen=None):
... seen = set(seen or []) # None --- falsy.
... acc = []
... for item in iterable:
... if item not in seen:
... seen.add(item)
... acc.append(item)
... return acc
...
>>> xs = [1, 1, 2, 3]
>>> unique(xs)
[1, 2, 3]
>>> unique(xs)
[1, 2, 3]
10 / 41

Ключевые аргументы: и только ключевые
• Если функция имеет фиксированную арность, то ключевые
аргументы можно передавать без явного указания имени:
>>> def flatten(xs, depth=None):
... pass
...
>>> flatten([1, [2], 3], depth=1)
>>> flatten([1, [2], 3], 1)
• Можно явно потребовать, чтобы часть аргументов всегда
передавалась как ключевые:
>>> def flatten(xs, *, depth=None):
... pass
...
>>> flatten([1, [2], 3], 2)
TypeError: flatten() takes 1 positional argument [...]
11 / 41

Ключевые аргументы: упаковка и распаковка
• Ключевые аргументы, аналогично позиционным, можно
упаковывать и распаковывать:
>>> def runner(cmd, **kwargs):
... if kwargs.get("verbose", True):
... print("Logging enabled")
...
>>> runner("mysqld", limit=42)
Logging enabled
>>> runner("mysqld", **{"verbose": False})
>>> options = {"verbose": False}
>>> runner("mysqld", **options)
12 / 41

Распаковка и присваивание
• Поговорим о присваивании
>>> acc = []
>>> seen = set()
>>> (acc, seen) = ([], set())
• В качестве правого аргумента можно использовать любой
объект, поддерживающий протокол итератора
>>> x, y, z = [1, 2, 3]
>>> x, y, z = {1, 2, 3} # unordered!
>>> x, y, z = "xyz"
• Скобки обычно опускают, но иногда они бывают полезны
>>> rectangle = (0, 0), (4, 4)
>>> (x1, y1), (x2, y2) = rectangle
13 / 41

Расширенный синтаксис распаковки
• В Python 3.0 был реализован2 расширенный синтаксис
распаковки
>>> first, *rest = range(1, 5)
>>> first, rest
(1, [2, 3, 4])
• * можно использовать в любом месте выражения
>>> first, *rest, last = range(1, 5)
>>> last
4
>>> first, *rest, last = [42]
ValueError: need more than 1 values to unpack
>>> *_, (first, *rest) = [range(1, 5)] * 5
>>> first
1
2
http://python.org/dev/peps/pep-3132
14 / 41

Распаковка и цикл for
Синтаксис распаковки работает в цикле for, например:
>>> for a, *b in [range(4), range(2)]:
... print(b)
...
[1, 2, 3]
[1]
15 / 41

Распаковка и байткод (1)
>>> import dis
>>> dis.dis("first, *rest, last = ('a', 'b', 'c')")
0 LOAD_CONST 4 (('a', 'b', 'c'))
3 UNPACK_EX 257
6 STORE_NAME 0 (first)
9 STORE_NAME 1 (rest)
12 STORE_NAME 2 (last)
15 LOAD_CONST 3 (None)
18 RETURN_VALUE
Мораль
Присваивание в Python работает слева направо.
>>> x, (x, y) = 1, (2, 3)
>>> x
???
16 / 41

Распаковка и байткод (2)
>>> dis.dis("first, *rest, last = ['a', 'b', 'c']")
0 LOAD_CONST 0 (1)
3 LOAD_CONST 1 (2)
6 LOAD_CONST 2 (3)
9 BUILD_LIST 3
12 UNPACK_EX 257
15 STORE_NAME 0 (first)
18 STORE_NAME 1 (rest)
21 STORE_NAME 2 (last)
24 LOAD_CONST 3 (None)
27 RETURN_VALUE
Мораль
Синтаксически схожие конструкции могут иметь различную
семантику времени исполнения.
17 / 41

Упаковка и распаковка: резюме
• Функции в Python могут принимать произвольное
количество позиционных и ключевых аргументов.
• Для объявления таких функций используют синтаксис
упаковки, а для вызова синтаксис распаковки
>>> def f(*args, **kwargs):
... pass
...
>>> f(1, 2, 3, **{"foo": 42})
• Синтаксис распаковки также можно использовать при
присваивании нескольких аргументов и в цикле for
>>> first, *rest = range(4)
>>> for first, *rest in [range(4), range(2)]:
... pass
...
18 / 41

Дополнительные расширения синтаксиса распаковки
• В Python 3.5 возможности распаковки были в очередной
раз расширены3.
• Изменения затронули распаковку при вызове функции:
>>> def f(*args, **kwargs):
... print(args, kwargs)
...
>>> f(1, 2, *[3, 4], *[5],
... foo="bar", **{"baz": 42}, boo=24)
(1, 2, 3, 4, 5) {'baz': 42, 'boo': 24, 'foo': 'bar'}
• и при инициализации контейнеров:
>>> defaults = {"host": "0.0.0.0", "port": 8080}
>>> {**defaults, "port": 80}
{'host': '0.0.0.0', 'port': 80}
>>> [*range(5), 6] # аналогично для множества и кортежа.
[0, 1, 2, 3, 4, 6]
• Скоро в вашей любимой операционной системе!
3
19 / 41

Области видимости
aka scopes

Функции внутри функций внутри функций
• В отличие от Java (< 8), C/C++ (< 11) в Python функции —
объекты первого класса, то есть с ними можно делать всё
то же самое, что и с другими значениями.
• Например, можно объявлять функции внутри других
функций
>>> def wrapper():
... def identity(x):
... return x
... return identity
...
>>> f = wrapper()
>>> f(42)
42
20 / 41

Финальный аккорд — make_min
>>> def make_min(*, lo, hi):
... def inner(first, *args):
... res = hi
... for arg in (first, ) + args:
... if arg < res and lo < arg < hi:
... res = arg
... return max(res, lo)
... return inner
...
>>> bounded_min = make_min(lo=0, hi=255)
>>> bounded_min(-5, 12, 13)
0
21 / 41

Области видимости: LEGB
>>> min # builtin
<built-in function min>
>>> min = 42 # global
>>> def f(*args):
... min = 2
... def g(): # enclosing
... min = 4 # local
... print(min)
...
Правило LEGB
Поиск имени ведётся не более, чем в четырёх областях
видимости: локальной, затем в объемлющей функции (если
такая имеется), затем в глобальной и, наконец, во встроенной.
22 / 41

Области видимости: интроспекция
>>> min = 42 # ≡ globals()["min"] = 42
>>> globals()
{..., 'min': 42}
>>> def f():
... min = 2 # ≡ locals()["min"] = 2
... print(locals())
...
>>> f()
{'min': 2}
23 / 41

Области видимости: замыкания
• Функции в Python могут использовать переменные,
определенные во внешних областях видимости.
• Важно помнить, что поиск переменных осуществляется во
время исполнения функции, а не во время её объявления.
>>> def f():
... print(i)
...
>>> for i in range(4):
... f()
...
0
1
2
3
24 / 41

Области видимости: присваивание
• Для присваивания правило LEGB не работает
>>> min = 42
>>> def f():
... min += 1
... return min
...
>>> f()
File "<stdin>", line 2, in f
UnboundLocalError: local variable 'min' referenced [...]
• По умолчанию операция присваивания создаёт локальную
переменную.
• Изменить это поведение можно с помощью операторов
global и nonlocal.
25 / 41

Оператор global
• Позволяет модифицировать значение переменной из
глобальной области видимости
>>> min = 42
>>> def f():
... global min
... min += 1
... return min
...
>>> f()
43
>>> f()
44
• Использование global порочно, почти всегда лучше
заменить global на thread-local объект.
26 / 41

Оператор nonlocal
• Позволяет модифицировать значение переменной из
объемлющей области видимости
>>> def cell(value=None):
... def get():
... return value
... def set(update):
... nonlocal value
... value = update
... return get, set
...
>>> get, set = cell()
>>> set(42)
>>> get()
42
• Прочитать мысли разработчиков на эту тему можно по
ссылке http://python.org/dev/peps/pep-3104.
27 / 41

Области видимости: резюме
• В Python четыре области видимости: встроенная,
глобальная, объемлющая и локальная.
• Правило LEGB: поиск имени осуществляется от локальной
к встроенной.
• При использовании операции присваивания имя считается
локальным. Это поведение можно изменить с помощью
операторов global и nonlocal.
28 / 41

Функциональное
программирование

Функциональное программирование: анонимные функции
• Python не функциональный язык, но в нём есть элементы
функционального программирования.
• Анонимные функции имеют вид
>>> lambda arguments: expression
и эквивалентны по поведению
>>> def <lambda>(arguments):
... return expression
• Всё, сказанное про аргументы именованных функций,
справедливо и для анонимных
>>> lambda foo, *args, bar=None, **kwargs: 42
<function <lambda> at 0x100fb9730>
29 / 41

Функциональное программирование: map
• Применяет функцию к каждому элементу
последовательности4
>>> map(indentity, range(4))
<map object at 0x100fc4c88>
>>> list(map(identity, range(4)))
[0, 1, 2, 3]
>>> set(map(lambda x: x % 7, [1, 9, 16, -1, 2, 5]))
{1, 2, 5, 6}
>>> map(lambda s: s.strip(), open("./HBA1.txt"))
<map object at 0x100fc4cc0>
• или последовательностей, количество элементов в
результате определяется длиной наименьшей из
последовательностей
>>> list(map(lambda x, n: x ** n,
... [2, 3], range(1, 8)))
[2, 9]
4
Правильное слово iterable, т. е. объект поддерживающий протокол
итератора.
30 / 41

Функциональное программирование: filter
• Убирает из последовательности элементы, не
удовлетворяющие предикату
>>> filter(lambda x: x % 2 != 0, range(10))
<filter object at 0x1011edfd0>
>>> list(filter(lambda x: x % 2 != 0, range(10)))
[1, 3, 5, 7, 9]
• Вместо предиката можно передать None, в этом случае в
последовательности останутся только truthy значения
>>> xs = [0, None, [], {}, set(), "", 42]
>>> list(filter(None, xs))
[42]
31 / 41

Функциональное программирование: zip
• Строит последовательность кортежей из элементов
нескольких последовательностей
>>> list(zip("abc", range(3), [42j, 42j, 42j]))
[('a', 0, 42j), ('b', 1, 42j), ('c', 2, 42j)]
• Поведение в случае последовательностей различной
длины аналогично map.
>>> list(zip("abc", range(10)))
[('a', 0), ('b', 1), ('c', 2)]
Вопрос
Как выразить zip через map?
32 / 41

Функциональное программирование: генераторы списков
• Пришли в Python из языка ABC, который позаимствовал их
из языка SETL
>>> [x ** 2 for x in range(10) if x % 2 == 1]
[1, 9, 25, 49, 81]
• Компактная альтернатива комбинациям map и filter
>>> list(map(lambda x: x ** 2,
... filter(lambda x: x % 2 == 1,
... range(10))))
[1, 9, 25, 49, 81]
• Могут быть вложенными
>>> nested = [range(5), range(8, 10)]
>>> [x for xs in nested for x in xs] # flatten
[0, 1, 2, 3, 4, 8, 9]
33 / 41

ФП: генераторы множеств и словарей
>>> {x % 7 for x in [1, 9, 16, -1, 2, 5]}
{1, 2, 5, 6}
>>> date = {"year": 2014, "month": "September", "day": ""}
>>> {k: v for k, v in date.items() if v}
{'month': 'September', 'year': 2014}
>>> {x: x ** 2 for x in range(4)}
{0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9}
34 / 41

Функциональное программирование: резюме
• Наличие элементов функционального программирования
позволяет компактно выражать вычисления.
• В Python есть типичные для функциональных языков:
• анонимные функции lambda,
• функции map, filter и zip,
• генераторы списков.
• Синтаксис Python также поддерживает генерацию других
типов коллекций: множеств и словарей.
35 / 41

PEP 8: базовые рекомендации
• PEP 8 содержит5 стилистические рекомендации по
оформлению кода на Python.
• Базовые рекомендации6
• 4 пробела для отступов;
• длина строки не более 79 символов для кода и не более 72
символов для документации и комментариев;
• lower_case_with_underscores для переменных и имен
функций, UPPER_CASE_WITH_UNDERSCORES для констант.
5
6
http://pocoo.org/internal/styleguide
36 / 41

PEP 8: выражения
• Унарные операции без пробелов, бинарные с одним
пробелом с обеих сторон
exp = -1.05
value = (item_value / item_count) * offset / exp
• Для списков или кортежей с большим количеством
элементов используйте перенос сразу после запятой
items = [
'this is the first', 'set of items',
'with more items', 'to come in this line',
'like this'
]
37 / 41

PEP 8: операторы (1)
• Не пишите тело оператора на одной строке с самим
оператором
if bar: x += 1 # Плохо
while bar: do_something() # Плохо
if bar: # Лучше
x += 1
while bar: # Лучше
do_something()
• Не используйте Йода-сравнения в if и while
if 'md5' == method: # Плохо
pass
if method == 'md5' # Лучше
pass
38 / 41

PEP 8: операторы (2)
• Для сравнения на равенство
• объектов используйте операторы == и !=,
• синглтонов используйте is и is not,
• булевых значений используйте сам объект или оператор
not, например
if foo:
# ...
while not bar:
# ...
• Проверяйте отсутствие элемента в словаре с помощью
оператора not in
if not key in d: # Плохо
if key not in d: # Лучше
39 / 41

PEP 8: функции
• Не используйте пробелы до или после скобок при
объявлении и вызове функции
def foo (x, y): # Плохо
pass
foo( 42, 24 ) # Плохо
• Документируйте функции следующим образом
def something_useful(arg, **options):
"""One-line summary.
Optional longer description of the function
behaviour.
"""
• Разделяйте определения функций двумя пустыми
строками.
40 / 41

PEP 8: инструменты
• В репозитории пакетов Python доступен одноимённый
инструмент, позволяющий проверить файл на соответствие
PEP-8.
$ pip install pep8
$ pep8 ./file.py
./file.py:1:7: E201 whitespace after '('
./file.py:1:12: E202 whitespace before ')'
• autopep8 показывает, как можно исправить код в
указанном файле, чтобы он удовлетворял требованиям
PEP-8.
$ pip install autopep8
$ autopep8 -v ./file.py
---> Applying global fix for E265
---> Applying global fix for W602
---> 2 issue(s) to fix {'E201': {1}, 'E202': {1}}
---> 1 issue(s) to fix {'E202': {1}}
---> 0 issue(s) to fix {}
def f(x, y):
return x, y
41 / 41

Лекция 2. Всё, что вы хотели знать о функциях в Python.

Related slideshows

More Related Content

Лекция 2. Всё, что вы хотели знать о функциях в Python.