python單分派泛函數(shù)singledispatch

singledispatch 是標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) functools 模塊的函數(shù)

可以把整體方案拆成多個(gè)模塊，甚至可以為你無(wú)法修改的類提供專門(mén)的函數(shù)，使用 @singledispatch 裝飾的函數(shù)會(huì)變成泛函數(shù)

1、 singledispatch :標(biāo)記處理object類型的基函數(shù)

2、各個(gè)專門(mén)函數(shù)使用 @<<base_function>>.register(<<type>>) 裝飾

3、專門(mén)函數(shù)的名稱無(wú)關(guān)緊要， _ 是個(gè)不錯(cuò)的選擇，簡(jiǎn)單明了

4、為每個(gè)需要處理的類型注冊(cè)一個(gè)函數(shù)5、可以疊放多個(gè) register 裝飾器，讓同一個(gè)函數(shù)支持不同類型

函數(shù)中使用

我們來(lái)看一個(gè)例子了解下：

from functools import singledispatch
from collections import  abc
@singledispatch
def show(obj):
    print (obj, type(obj), "obj")
#參數(shù)字符串
@show.register(str)
def _(text):
    print (text, type(text), "str")
#參數(shù)int
@show.register(int)
def _(n):
    print (n, type(n), "int")
#參數(shù)元祖或者字典均可
@show.register(tuple)
@show.register(dict)
def _(tup_dic):
    print (tup_dic, type(tup_dic), "int")
show(1)
show("xx")
show([1])
show((1,2,3))
show({"a":"b"})

輸出如下：

1 <class 'int'> int
xx <class 'str'> str
[1] <class 'list'> obj
(1, 2, 3) <class 'tuple'> int
{'a': 'b'} <class 'dict'> int

好處是什么呢？類似于java的重載機(jī)制，可以在一個(gè)類中為同一個(gè)方法定義多個(gè)重載變體，比在一個(gè)函數(shù)中使用一長(zhǎng)串的 if/elif 好

對(duì)象中使用

我們來(lái)看一個(gè)對(duì)象的例子

from functools import singledispatch
class abs:
    def type(self,args):
        ""
class Person(abs):
    @singledispatch
    def type(self,args):
        super().type("",args)
        print("我可以接受%s類型的參數(shù)%s"%(type(args),args))
    @type.register(str)
    def _(text):
        print("str",text)
    @type.register(tuple)
    def _(text):
        print("tuple", text)
    @type.register(list)
    @type.register(dict)
    def _(text):
        print("list or dict", text)
Person.type("safly")
Person.type((1,2,3))
Person.type([1,2,3])
Person.type({"a":1})
Person.type(Person,True)

輸出如下：

str safly
tuple (1, 2, 3)
list or dict [1, 2, 3]
list or dict {'a': 1}
我可以接受<class 'bool'>類型的參數(shù)True

python的singledispatch裝飾器

最近一直在學(xué)習(xí)裝飾器的相關(guān)知識(shí)，學(xué)習(xí)到了functools中的singledispatch裝飾器，記錄一下

1.Python中不需要使用函數(shù)重載的原因

Python中一般是不需要使用函數(shù)的重載的。一般的靜態(tài)語(yǔ)言例如C#是支持函數(shù)的重載的，為了就是多態(tài)以及代碼的重用。

例如我們現(xiàn)在想要實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)，它可以輸出輸入?yún)?shù)的類型,用C#函數(shù)的重載實(shí)現(xiàn)的代碼如下

static void GetType(string input)
{
?? ?Console.WriteLine("{0}是string類型", input);
}
static void GetType(int input)
{
?? ?Console.WriteLine("{0}是int類型", input);
}
static void GetType(string[] input)
{
?? ?Console.WriteLine("{0}是數(shù)組類型", input);
}
static void GetType(Dictionary<string,string> input)
{
?? ?Console.WriteLine("{0}是字典類型", input);
}

此時(shí)如果想使用Python實(shí)現(xiàn)則不需要使用函數(shù)的重載，因?yàn)镻ython本身就是動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，不要在函數(shù)的參數(shù)中指定參數(shù)的類型，可以直接在函數(shù)體中判斷變量的類型并且執(zhí)行相應(yīng)的語(yǔ)句即可:

def print_type(obj):
? ? """輸出參數(shù)obj的類型"""
? ? if isinstance(obj, int):
? ? ? ? print(f"{obj}的類型是int")
? ? elif isinstance(obj, str):
? ? ? ? print(f"{obj}的類型是str")
? ? elif isinstance(obj, list):
? ? ? ? print(f"{obj}的類型是list")
? ? elif isinstance(obj, dict):
? ? ? ? print(f"{obj}的類型是dict")
? ? else:
? ? ? ? print(f"{obj}是其他類型")

2.Python中的泛函數(shù)以及singledispatch

上面簡(jiǎn)單的代碼雖然使用Python也實(shí)現(xiàn)了功能，但是如果功能再?gòu)?fù)雜一點(diǎn)則我們需要寫(xiě)更多的if-elif語(yǔ)句，并且如果函數(shù)需要根據(jù)參數(shù)的類型來(lái)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的子函數(shù)的話此時(shí)代碼會(huì)更臃腫，并且不利于功能的擴(kuò)展。

為此，在Python3.4以后在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中functools中加入了singledispatch裝飾器。被singledispatch裝飾的函數(shù)稱為泛函數(shù)，由此實(shí)現(xiàn)的也被稱為單分派泛函數(shù)。

其實(shí)在Python的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中就存在泛函數(shù)，例如len()，它就會(huì)根據(jù)傳入?yún)?shù)的類型去讀取相應(yīng)的C結(jié)構(gòu)體中對(duì)象的長(zhǎng)度。但是在Python3.4以前用戶是沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)類似Pythonic的泛函數(shù)的。

并且有時(shí)候當(dāng)使用不是自己編寫(xiě)的或者是無(wú)法修改的類的時(shí)候，我們需要向其中添加我們自定義的函數(shù)，此時(shí)就很難做到。但是有了singledispatch之后就會(huì)變得很容易。

下面為使用泛函數(shù)實(shí)現(xiàn)上述代碼功能：

from functools import singledispatch
from collections import abc
import numbers
@singledispatch
def print_type_new(obj): ?
? ? pass
@print_type_new.register(numbers.Integral) ?
def _(n):?
? ? print(f"{n}的類型是Integral")
@print_type_new.register(str)
def _(text):
? ? print(f"{text}的類型是str")
@print_type_new.register(tuple)
@print_type_new.register(abc.MutableSequence)
def _(text):
? ? print(f"{text}的類型是Sequence")
@print_type_new.register(abc.Mapping)
def _(text):
? ? print(f"{text}的類型是Mapping")

使用singledispatch的時(shí)候，首先需要裝飾一個(gè)基函數(shù)f(一般參數(shù)類型為object),之后需要為各個(gè)專門(mén)的函數(shù)使用類似于@f.register(type)之類的裝飾器，并且要為每個(gè)需要特殊處理的類型注冊(cè)一個(gè)函數(shù)，同時(shí)為了代碼的兼容性，該專門(mén)函數(shù)應(yīng)該盡可能的只處理抽象基類而不要處理具體實(shí)現(xiàn)(FluentPython P172)。

注意：

在Python如果需要根據(jù)傳入?yún)?shù)的類型來(lái)讓函數(shù)執(zhí)行不同的操作，則此時(shí)應(yīng)該將函數(shù)寫(xiě)成泛函數(shù)，即使用singledispatch裝飾器。

注意singledispatch并不是重載，因?yàn)橹剌d還有類似于參數(shù)類型相同，但是數(shù)量不同，這種類似的情況在Python中只需要使用可變參數(shù)*即可以解決。

singledispatch的引入本質(zhì)是為了讓用戶可以自定義泛函數(shù)，以便可以處理在需要根據(jù)參數(shù)的類型做出相同操作的場(chǎng)合以及為第三方類添加自定義的函數(shù)，這一切都是為了提高程序的可擴(kuò)展性。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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