[python 심화] 8. 일급 함수, 익명함수, callable, 매개변수, signature, partial

코드 - 패캠 수업 코드 참고 (패캠 수업 정리)

 

<이전 글>

https://silvercoding.tistory.com/24

[python 심화] 7. 해시테이블(hashtable), Dictionary, Set 심화

 

 

 

예전 글에서도 다루었듯이 파이썬의 모든 것은 객체 라는 개념은 아주 중요한 개념이었다. 이를 통해 함수 또한 객체라는 것을 알 수 있다. 

 

일급함수(일급 객체) - 파이썬 함수의 특징 

1. 런타임 초기화 가능 

2. 변수에 할당 가능 

3. 함수 인수에 전달 가능 (ex) sorted(keys=len) --- 함수 안에 함수 

4. 함수 결과로 반환 가능 (ex) return function  

 

 

 

 

- 팩토리얼 함수 구현 예제 

def factorial(n):
    print("run")
    '''Factorial Function -> n:int'''
    if n ==1: # n < 2 
        return 1 
    return n * factorial(n-1)
    
    
class A: 
    pass 

위에서 보았던 일급함수의 특징 중 4번을 사용하였다. 함수의 결과로 함수를 반환해서 팩토리얼을 구현한 것이다. 

 

A클래스는 함수와 비교해 보기 위해서 생성한 것 . 

 

 

 

* 사용해보기

print('EX1-1 - ', factorial(5))
print('EX1-2 - ', factorial.__doc__)
print('EX1-3 - ', type(factorial), type(A))
print('EX1-4 - ', set(sorted(dir(factorial)))-set(sorted(dir(A)))) # 클래스와 다르게 함수가 갖고있는 메소드들
print('EX1-5 - ', factorial.__name__) # 함수 이름 
print('EX1-6 - ', factorial.__code__) # 함수 코드 위치 

EX1-1 에서 볼 수 있듯이 factorial(5) 를 하면 run이 5번 호출 되는 것을 볼 수 있다. 

 

 

 

* 변수 할당 / 함수 인자 전달

val_func = factorial
print('EX2-1 - ', val_func)
print('EX2-2 - ', val_func(5))
print('EX2-3 - ', map(val_func, range(1, 6)))
print('EX2-4 - ', list(map(val_func, range(1, 6))))

일급함수의 특징 2번과 같이 변수에 할당할 수 있다. 변수에 함수를 넣고, 기존 만들어 놓았던 함수와 똑같이 사용해 주면 된다. EX2-3, 4 에서는 특징 3번과 같이 map함수의 인자에 factorial 함수를 넣어 사용한 것이다.

EX2-4는 위와같이 리스트로 결과 값을 볼 수 있다. 

 

# 함수 인수 전달 및 함수로 결과 반환 -> 고위 함수 (Higher-order Function)
print('EX3-1 - ', list(map(val_func, filter(lambda x: x%2, range(1, 6))))) # --> 함수 안에 함수 전달 
print('EX3-2 - ', [val_func(i) for i in range(1, 6) if i % 2])

EX2-4 에서 더 나아가 1-6 중에서 홀수인 숫자들만 factorial을 적용시키는 코드이다. 

EX3-1과 EX3-2 는 같은 결과가 나오는 코드이지만, EX3-2는 list comprehension을 사용하였고, EX3-1은 함수의 인수로 함수를 전달한다는 점에서 차이가 있다. 

 

 

 

 

- reduce 

from functools import reduce
import functools
from operator import add

print('EX3-3 - ', reduce(add, range(1, 11))) # 누적 
print('EX3-4 - ', sum(range(1, 11)))

1부터 10까지 더하는 코드를 짜야한다고 하면 EX3-4 처럼 sum함수를 사용하여 짜는 것이 일반적이다. 이 방법 말고도 functools의 reduce를 사용하여 구현할 수도 있다. 1부터 11까지 차례대로 더해가며 줄여나가는 방식이다. 

 

 

* 익명함수 (lambda) 와 reduce 

*** 익명함수 (lambda) 

1. 가급적 주석 사용 (가독성이 떨어지기 때문) 

2. 가급적 함수 사용 

3. 일반 함수 형태로 리팩토링 권장 

print('EX3-5 - ', reduce(lambda x, t: x + t, range(1, 11)))

위에서의 add함수 대신 lambda함수를 사용할 수 있다. 1 + 2 ---> 3 + 3 ---> 6 + 4 ---> 10 + 5 이런 식으로 더해진 값에 누적으로 다음 수를 더해주는 원리이다. 

 

 

<lambda, map(), reduce(), filter() 참고>

https://wikidocs.net/64

위키독스

어려움을 느낄 땐 예시를 보고 오기! 

 

 

 

 

- Callable : 호출 연산자 

* 메소드 형태로 호출 가능한지 확인 

---- 로또 추첨 클래스 예제 ----

* 클래스 선언 

import random

class LottoGame:
    def __init__(self):
        self._balls = [n for n in range(1, 46)]

    def pick(self):
        random.shuffle(self._balls)
        return sorted([random.choice(self._balls) for n in range(6)])

우선 random을 import 해준다. 객체를 초기 생성했을 때 _balls에는 1부터 45까지의 숫자를 리스트를 넣어준다. 

pick 함수에서는 random.shuffle을 사용하여 _balls를 섞어 준다. 그다음 6개를 뽑아준다. 

 

 

* 객체 생성 

game = LottoGame()

 

 

* 로또추첨 실행 

print('EX4-2 - ', game.pick())

 EX4-2 -  [1, 5, 14, 24, 30, 34] 

이렇게 6개가 잘 뽑히는 것을 알 수 있다. 

 

--- callable 사용 

print('EX4-1 - ', callable(str), callable(list), callable(factorial), callable(3.14), callable(game))

위에서 말했듯이 callable을 사용하여 메소트 형태로 호출 가능한지 알 수 있다. 

 EX4-1 -  True True True False False 

str, list, factorial은 모두 메소드 형태로 호출이 가능하지만, 실수인 3.14 또는 객체가 들어가 있는 변수인 game 같은 경우는 메소드 형태로 호출이 불가능 하다. 3.14(), game() <--- 이와 같은 형태로 사용할 수 없다는 소리이다. 

 

 

하지만 클래스에서 __call__메소드를 사용하면 game같은 객체가 담긴 변수는 메소드 형태로 호출을 가능하게 만들 수 있다. 

 

--- __call__ 메소드 사용하기 (매우 중요한 개념임) 

 

 

class LottoGame:

    ...

    def __call__(self):
        return self.pick()

LottoGame 클래스에 __call__메소드를 추가해 준다. self.pick을 return 해주는 것으로 작성하였으므로, game()을 호출하면 pick 이 실행될 것이다. 

 

*** 사용해보기 

print('EX4-3 - ', game())
print('EX4-4 - ', callable(game))

 EX4-3 -  [14, 18, 42, 44, 44, 45] 
 EX4-4 -  True 

 

 

 

 

 

-- 매개변수 입력 (*args, **kwargs) 

def args_test(name, *contents, point=None, **attrs):
    return '<args_test> -> ({}) ({}) ({}) ({})'.format(name, contents, point, attrs)

볼 때마다 헷갈렸던 별표! 함수의 인자에 별 하나 (*) 가 붙으면 튜플을 받고, 별 두개 (**) 가 붙으면 딕셔너리를 받는다. 

테스트를 하기 위해 일반 변수 name, 튜플을 받는 contents, default 값이 정해져 있는 point, 딕셔너리를 받는 attrs, 총 4개의 인자를 받는 함수 args_test를 생성하였다. 

 

print('EX5-1 - ', args_test('test1'))
print('EX5-2 - ', args_test('test1', 'test2'))
print('EX5-3 - ', args_test('test1', 'test2', 'test3', id='admin'))
print('EX5-4 - ', args_test('test1', 'test2', 'test3', id='admin', point=7))
print('EX5-4 - ', args_test('test1', 'test2', 'test3', id='admin', point=7, password='1234'))

* 하나씩 풀어서 정리 

 EX5-1 -  <args_test> -> (test1) (()) (None) ({}) 

'test1' 하나를 넣었더니 name에 들어 갔다. 

 EX5-2 -  <args_test> -> (test1) (('test2',)) (None) ({}) 

'test1', 'test2' 를 넣었더니 name, contents 튜플에 들어갔다. (default값이 있는 point는 point를 명시해 주어야 하며, attr은 딕셔너리를 받으므로 key, value값을 적어주어야 한다.)  

 EX5-3 -  <args_test> -> (test1) (('test2', 'test3')) (None) ({'id': 'admin'}) 

'test1', 'test2', 'test3' 를 연속적으로 적어 주었더니 name에 test1, contents 튜플에 test2, test3가 들어간 것을 볼 수 있다. 차례대로 적더라도 point에는 들어가지 않는다. key와 value를 넣어주니 attr 딕셔너리에 들어간 것 또한 볼 수 있다. 

 EX5-4 -  <args_test> -> (test1) (('test2', 'test3')) (7) ({'id': 'admin'}) 

이번에는 point를 명시해주어 값을 넣었더니 잘 들어 가 있다. 

 EX5-4 -  <args_test> -> (test1) (('test2', 'test3')) (7) ({'id': 'admin', 'password': '1234'}) 

순서와 상관 없이 key, value 를 넣어주면 딕셔너리에 들어 가 있다. 

 

 

 

- 함수 Signature

: 함수의 인자에 대한 정보를 표시해줄 수 있는 클래스 형태의 메소드 

from inspect import signature

 

우선 inspect의 signature를 import 해준다. 

 

sg = signature(args_test)

print('EX6-1 - ', sg)
print('EX6-2 - ', sg.parameters)

 EX6-1 -  (name, *contents, point=None, **attrs) 
 EX6-2 -  OrderedDict([('name', <Parameter "name">), ('contents', <Parameter "*contents">), ('point', <Parameter "point=None">), ('attrs', <Parameter "**attrs">)]) 

위와 같이 함수의 인자에 대한 정보를 확인할 수 있다. 

 

* 인자의 모든 정보 출력해보기 

# 모든 정보 출력 

for name, param in sg.parameters.items():
    print('EX6-3 - ', name, param.kind, param.default)

 

 EX6-3 -  name  POSITIONAL_OR_KEYWORD  <class 'inspect._empty'> 
 EX6-3 -  contents  VAR_POSITIONAL  <class 'inspect._empty'> 
 EX6-3 -  point  KEYWORD_ONLY  None 
 EX6-3 -  attrs  VAR_KEYWORD  <class 'inspect._empty'> 

 

 

 

 

- partial 

1. 주로 특정 인수를 고정한 후 콜백함수에 사용

2. 하나 이상의 인수가 이미 할당된 함수의 새 버전(새 버전의 함수) 반환 

3. 함수의 새 객체 타입은 이전함수의 자체를 기술하고 있음 

 

글로 읽으면 이해가 잘 가지 않을 수 있다. 사용해 보자! 

from functools import partial

우선 functools의 partial을 import 해준다. 

 

 

*** cf ) mul 함수는 왜 있나 

from operator import mul 

print('EX7-1 - ', mul(10, 100))

위 코드 같은 경우는 10 * 100 을 하면 같은 결과가 나올텐데, 굳이 mul과 같은 함수가 존재하는 이유는 무엇인가. 

---> mul과 같은 함수를 인수로 받는 경우가 있기 때문이다. 

 

 

* 인수 고정 

five = partial(mul, 5)

이렇게 partial함수의 인자에 mul함수를 넣어주기 위한 용도로 쓰일 수 있다. 

 

그래서 partial 함수가 무엇인가! 

인수를 고정시켜 놓는 역할을 한다. partial(mul, 5) 는 mul(5) <--- 이 상태로 5를 고정시켜 놓겠다는 소리이다. 

 

 

* 고정 추가 

six = partial(five, 6)

이렇게 하면 mul(5, 6) <--- 이 상태로 고정이 되는 것이다. 

 

* 사용

print('EX7-2 - ', five(100)) # 한개만 받을 수 있음 
# print(six(100)) # ---> 오류 남 . 아무것도 받을 수 없음 
print('EX7-3 - ', six())
print('EX7-4 - ', [five(i) for i in range(1, 11)])
print('EX7-5 - ', list(map(five, range(1, 11)))) 

EX7-4, 5 와 같이 5에 1~10의 숫자를 곱하는 것과 비슷한 상황에서 편리하게 코드를 짤 수 있다.