在python中修改一个函数而不调用它

Question

假设我在 Python 中有一个任意函数 f，它接受参数。

def f(x): return 2*x

现在假设我想要一个函数，它接受一个函数并返回相同的函数，但沿 y 轴翻转（如果它是图形的话）。

显而易见的方法是

def reverse_fn(f): return lambda x, funct=f: funct(-x) 

但是，像这样堆叠函数修改函数会在一段时间后破坏最大递归深度，因为结果只是一个调用另一个函数的函数，该函数一直调用更多函数。

在 Python 中制作函数修改函数的最佳方法是什么，可以反复使用而不会占用过多的调用堆栈或嵌套函数？

Answer 1

一种方法是编辑函数的字节码。这是一种非常先进的技术，也非常脆弱。所以，不要将它用于生产代码！

也就是说，有一个模块可以精确地实现您想要的那种编辑。它被称为bytecodehacks，于 2000 年 4 月 1 日首次发布（是的，这是一个愚人节玩笑，但功能齐全）。稍晚的版本（从 2005 年开始）在我安装的 Python 2.7.6 上运行良好；抓住它from CVS 并像往常一样运行setup.py。 （不要使用 April2000 版本；它不适用于较新的 Python）。

bytecodehacks 基本上实现了许多实用程序，可以编辑一段代码（函数、模块，甚至函数中的单个块）的字节码。例如，您可以使用它来实现宏。就修改函数而言，inline 工具可能是最有用的。

以下是使用bytecodehacks 实现reverse_fn 的方法：

from bytecodehacks.inline import inline

def reverse_fn(f):
    def g(x):
        # Note that we use a global name here, not `f`.
        return _f(-x)
    return inline(g, _f=f)

就是这样！ inline 负责将函数f“内联”到g 的主体中。实际上，如果f(x) 是return 2*x，那么reverse_fn(f) 的返回将是一个等效于return 2*(-x) 的函数（其中不会有任何函数调用）。

现在，bytecodehacks 的一个限制是变量重命名（在 inline.py 中的 extend_and_rename 中）有点愚蠢。因此，如果您连续应用reverse_fn 1000 次，您将获得巨大的减速，因为局部变量名称将开始爆炸式增长。我不知道如何解决这个问题，但如果你这样做，它将大大提高重复内联函数的性能。

Answer 2

可以使用sys.setrecursionlimit() 增加默认的递归限制 1000，但即使是 1000 也是非常深的递归，并且如果您的包装器往往是您在示例中显示的这种微不足道的更改，则会导致严重的性能损失。

如果您尝试从简单的原语程序化地构建复杂的函数，您可以做的是将复合函数组合为 Python 源文本并将它们传递给 eval() 以获取可调用函数。这种方法具有显着优势，即由 1000 个原语构建的函数不会产生 1000 次函数调用的成本，并在执行时返回。

注意eval()要谨慎使用；不要eval() 不受信任的来源。

eval() 每个创建的函数都会相当昂贵，而且如果不知道更多关于你想要做什么的信息，很难给出建议。您也可以简单地编写一个程序，生成一个包含所需复合函数的大 .py 文件。

Answer 3

我认为，如果不使用蹦床，任何不支持尾调用优化的语言都无法实现这一点。另一种选择是提取所讨论函数的 AST 并生成一个“全新”函数，该函数根本不调用原始函数，但实现这一点并非易事，需要对 Python 的一些更内部的部分有很好的理解。

另一方面，蹦床很容易实现，但缺点是您的函数不再是简单的 Python 函数——每次需要进行递归调用时，它们都会将该调用返回为，例如，表单中的元组(some_fn, args, kwargs)（虽然正常的返回值将被包装在一个 1 元组中），然后蹦床会为您进行调用，这样堆栈就不会增长。

def rec(fn, *args, **kwargs):
    return (fn, args, kwargs)

def value(val):
    return (val,)

def tailrec(fn, *args, **kwargs):
    while True:
        ret = fn(*args, **kwargs)
        if ret is None:
            return None
        elif len(ret) == 1:
            return ret[0]
        else:
            fn, args, kwargs = ret  # no kwargs supported if using tuples

def greet_a_lot(n):
    if n > 0:
        print "hello: " + str(n)
        return rec(greet_a_lot, n - 1)
    else:
        return value("done")

print tailrec(greet_a_lot, 10000)

输出：

hello: 100000
hello: 99999
...
hello: 3
hello: 2
hello: 1
done