隨手扎

Python的函數(Function)vs方法(method)

December 22, 2019

前言

※ 本段有些難度，略過並不影響後續理解。

在幾天前，我實現了一個可以傳入函數呼叫的類別（Callable Class），相關可以參考「用Python實現Callable Class」。

起初，我實現Meta-Class的方式，是在defineclz.__new__(clz, *args, **kwargs)實例(instance)後，將實例增加函數成員(Function Member)。不過這樣做並不太成功。會需要使用instance.__call__(f, *args, **kargs)去執行。而直接複寫defineclz.__call__的話，以會造成不斷呼叫的問題，而且無法讓後續繼承子孫，再進一步調整方法。這也是為什麼後來以內部類別實現，並且另擁有__call__能力的類別，後於defineclz，好讓自定義的__call__可以複寫掉預設行為。

※ Note: 本文寫到的函數成員(Function Member)，主要是指實例屬性，但這個屬性是一個函數。更多時候，成員(Member)可能就包含方法(Method)和屬性(Attribute)，而函數成員(Function Member)可能就直指方法(Method)。

定義方法(method)vs定義函數(function)

※ 尚為去翻找文件，可能有錯誤。

在Python，可以用def關鍵字去定義一個函數：

def f1():
    print("call f1")

f1()

而方法的定義也是使用def：

class C1:
    class_attr1 = {}
    def __init__(self):
        self.instance_attr1 = {}
    def _f1(self):
        print("C1: f1")
    def f1(self):
        self._f1() # if wrote `_f1()`, it will not found
    def f2(self):
        def _f2():
            print("C1.f2: _f2")
        _f2()

c1 = C1()
c1.f1()
c1.f2()

但其實這裡就可以看出一些行為的不同。上面_f1()和f1()看是在同一個scope，但是如果f1()需要呼叫_f1()，必須使用self._f1()或是C1._f1(self)，如果直接寫_f1()會報錯說找不到。相對來說f2()是C1類別的方法，但是內部函式_f2不是，因此就不需要這樣寫。現在在把f1()移出類別外，變成一般函式看看：

def _f1():
    print("call _f1")

def f1():
    _f1()

f1()

上面這樣寫就沒問題。

類別方法定義 vs 實例方法

c1.class_attr1 is C1.class_attr1 # => True
id(c1.class_attr1) # => 139962927077200 (it's posible the id is different when you run)
id(C1.class_attr1) # => 139962927077200 (it's posible the id is different when you run)
####################
id(c1.instance_attr1) # => 139962927480048
# C1.instance_attr1 # C1 has not instance_attr1 attribute
####################
c1.f1 is C1.f1 # False
id(c1.f1) # => 139962961427080 (it's posible the id is different when you run)
id(C1.f1) # => 139962865916784 (it's posible the id is different when you run)
####################

實例屬性(instance attributes)是各自獨立的，所以各自都不同；但類別屬性(class attribute)是所有衍生實例共用，因此cl.class_attr1和C1.class_attr1是指向相同物件。

這似乎很好理解，當物件實例找不到屬性時，就會嘗試去類別定義尋找。但是，方法（method）的情況就有點有趣了。c1.f1竟然不是C1.f1？這實際上與類別內的f1的__getter__、__setter__、__call__，還有類別本身的__getattr__行為有關。這有點複雜，以後有機會在更深一步研究來談。但簡單想，也就是在建立實例方法時，會將實例本身自己包裹(wrap)帶入第一個參數。在寫完實現Python裏面的classmethod和staticmethod後，有人告訴我，使用@functools.wraps作為修飾器將方法包起來，會更好。

※ 不過我自己還未好好看過@functools.wraps怎麼用。

之前在翻看pydash.chain的時候，也看到一些有點有意思的寫法。

動態加入方法 vs 動態加入成員

Python的函式也是第一公民(first class)，可以作為參數傳遞，也可以作為回傳值。因為Python的特性，我們可以動態加入實例屬性，甚至這個屬性是個函式，就會變成函式成員。

c1.f2 = lambda self = None: print("call instance c2")
c1.f2()

這看起來就像是c1有了f2的方法一樣，但這與方法f1有著差異：

c1.f1 # => <bound method C1.f1 of <__main__.C1 object at 0x7f4ba4e7f2e8>>
c1.f2 # => <function <lambda> at 0x7f4ba4e79a60>
type(c1.f1) # => <class 'method'>
type(c1.f2) # => <class 'function'>
type(C1.f1) # => <class 'function'>

注意！f1的描述是用「bound method」，而f2只是「function」。兩者是屬於不同類別。

不過，可以對類別增加函數成員，這會變成這個類別的方法。

C1.class_f2 = lambda self: print("call C1 method: f2")
C1.class_f2 # => <function <lambda> at 0x7f4ba4e79a60>
c1.class_f2 # => <bound method <lambda> of <__main__.C1 object at 0x7f4ba4e7f2e8>>
c1.class_f2() # => Output: call C1 method: f2

這樣的特性，是Python經常接觸到，卻又有點深的概念，希望有幫助到你。如果有什麼想法或發現錯誤，請留言讓我知道。

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