Python動(dòng)態(tài)定義函數(shù)實(shí)現(xiàn)

作者：Philip Trauner 譯者：豌豆花下貓”

在 Python 中，沒(méi)有可以在運(yùn)行時(shí)簡(jiǎn)化函數(shù)定義的語(yǔ)法糖。然而，這并不意味著它就不可能，或者是難以實(shí)現(xiàn)。

from types import FunctionType

foo_code = compile('def foo(): return "bar"', "", "exec")
foo_func = FunctionType(foo_code.co_consts[0], globals(), "foo")

print(foo_func())

輸出：

bar

剖析

逐行檢視代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)語(yǔ)言/解釋器的屏障是多么脆弱。

>>> from types import FunctionType

Python 文檔通常不會(huì)列出那些非用于手動(dòng)創(chuàng)建的類(lèi)的特征（這是完全合理的）。有三種方法可以解決這個(gè)問(wèn)題：help()、inspect（無(wú)法查看內(nèi)置方法）、以及最后的解決方案，即查看 CPython 源代碼。

在本例中，help() 與 inspect 都可以完成工作，但是查看實(shí)際的源代碼，則會(huì)揭示出關(guān)于數(shù)據(jù)類(lèi)型的更多細(xì)節(jié)。

>>> from inspect import signature
>>> signature(FunctionType)

1. code

內(nèi)部是一個(gè)PyCodeobject，作為types.CodeType對(duì)外開(kāi)放。非內(nèi)置方法擁有一個(gè)__code__屬性，該屬性保存了相應(yīng)的代碼對(duì)象。利用內(nèi)置 compile() 方法，可以在運(yùn)行期創(chuàng)建types.CodeType對(duì)象。

2. globals

如果一個(gè)函數(shù)引用的變量不是在局部定義的，而是作為參數(shù)轉(zhuǎn)入、由默認(rèn)參數(shù)值提供、或者通過(guò)閉包上下文提供，則它會(huì)在 globals 字典中查找。

內(nèi)置的 globals() 方法會(huì)返回一個(gè)對(duì)當(dāng)前模塊的全局符號(hào)表（global symbol table）的引用 ，因此能被用來(lái)提供一個(gè)總是與當(dāng)前表的狀態(tài)相一致的字典。傳入任意其它的字典也是可以的（FunctionType((lambda: bar).__code__, {"bar" : "baz"}, "foo")() == "baz"）。

3. name（可選）

控制所返回的函數(shù)的__name__ 屬性。只真正對(duì) lambdas 有用（由于匿名性，它們通常沒(méi)有名稱(chēng)），并且重命名函數(shù)。

4. argdefs（可選）

通過(guò)傳入一個(gè)包含任意類(lèi)型的對(duì)象的元組，提供一個(gè)方式來(lái)供應(yīng)默認(rèn)參數(shù)值（def foo(bar="baz")）。（FunctionType((lambda bar: bar).__code__, {}, "foo", (10,))() == 10）。

5. closure（可選）

（如果需要在 CPython（PyPy，Jython，…）以外的其它 Python VM 中執(zhí)行，可能不應(yīng)該觸及，因?yàn)樗鼑?yán)重地依賴(lài)于實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)）。

一個(gè)cell 對(duì)象的元組。創(chuàng)建 cell 對(duì)象并非完全是直截了當(dāng)?shù)?，因?yàn)樾枰{(diào)用 CPython 的內(nèi)部組件，但有一個(gè)庫(kù)可以令它更加方便：exalt（無(wú)恥的廣告）。（譯注：這個(gè)庫(kù)是作者開(kāi)發(fā)的。）

>>> foo_code = compile('def foo(): return "bar"', "", "exec")

compile() 是一個(gè)內(nèi)置方法，因此同時(shí)也是文檔豐富的。

exec 模式被用到，因?yàn)槎x函數(shù)需用多個(gè)語(yǔ)句。

>>> foo_func = FunctionType(foo_code.co_consts[0], globals(), "foo")

聚合全部?jī)?nèi)容，并將動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的函數(shù)指定給一個(gè)變量。

那個(gè)被前一句代碼編譯成的函數(shù)，成為了生成的代碼對(duì)象的第一個(gè)常量，因此僅僅指向 foo_code 是不充分的。這是 exec 模式的直接后果，因?yàn)樯傻拇a對(duì)象可以包含多個(gè)常量。

>>> print(foo_func())

動(dòng)態(tài)生成的函數(shù)可以像其它函數(shù)一樣被調(diào)用。

結(jié)尾

除了做實(shí)驗(yàn)，需要用到動(dòng)態(tài)創(chuàng)建函數(shù)的場(chǎng)景很少。

玩耍（Toying around） Python 的內(nèi)部構(gòu)件是一種深入學(xué)習(xí)這門(mén)語(yǔ)言的好方法。

如果需要，可以毫不費(fèi)力地越過(guò)解釋器/語(yǔ)言的界線(xiàn)。

還是一如既往地：不要濫用語(yǔ)言 （好吧，一點(diǎn)點(diǎn)也無(wú)妨，對(duì)吧？）

譯者簡(jiǎn)介： 豌豆花下貓，生于廣東畢業(yè)于武大，現(xiàn)為蘇漂程序員，有一些極客思維，也有一些人文情懷，有一些溫度，還有一些態(tài)度。

編輯：hfy