高階関数の構造が理解できません。

Question

Python初心者です。書籍を購入して勉強していますが、内容を読んでも意味が分からない箇所があったので質問します。

書籍：Pythonプログラミング　パーフェクトマスター　（秀和システム）
バージョン：Python 3.7 64bit

P162　高階関数

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コード）

①def attack_sound(a,s):
print(a,"-->",s)

......

②def run_something(func,arg1,arg2):
func(arg1,arg2)

......

③run_something(attack_sound,"ドロップショット","ポワーン")

実行結果：　ドロップショット-->ポワーン

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attack_sound()関数にはパラメーターが2つありますので、run_something()には関数オブジェクトを受け取るパラメーターと関数に渡す引数のための2つのパラメーターを用意しました。

以上が本の内容になります。

質問　②の関数run_something()のパラメーター、arg1,arg2、また、その下のfunc(arg1,arg2)の役割がわかりません。
本によると、関数に渡すパラメーターだそうですが、①でパラメーターが(a,s)となっているのに、なぜ②でまた新しいパラメーターを定義する必要があるのですか？
①の関数でprint(a,"-->"s)、②でarg1,arg2を定義して③に行き、③の引数が(attack_sound,"ドロップショット","ポワーン")となっています。"ドロップショット","ポワーン"がarg1,arg2の引数だということまではわかりましたが、実行結果で「ドロップショット-->ポワーン」となり、②の引数と順番が異なり急に①で定義したprint(a,"-->"s)が反映されています。print()で、「①でprint(a,"-->"s)を定義したから実行結果は同じ形になるんだな」ということはわかりますが、構造自体がわかりません。

意味不明な文章で上手く説明できず申し訳ありませんが
よろしくお願いします。

Answer 1

なんというか、実用的でない例であるために混乱しているような気がします。
個人的に分かりやすいと思う例を挙げます。

別の例

Pythonのinput関数は、入力を文字列で返します。
ですから、数値の入力を得たい場合は、キャストしなければなりません。

『整数用』と『浮動小数用』の二つの関数を定義したとします。

def input_int(message):
    tmp = input(message)
    return int(tmp)

def input_float(message):
    tmp = input(message)
    return float(tmp)

使うときはこんな感じです。

>>> hoge = input_int('整数を入れてね: ')
整数を入れてね: 42
>>> print(hoge, type(hoge))
42 <class 'int'>
>>>
>>> fuga = input_float('小数を入れてね: ')
小数を入れてね: 3.14
>>> print(fuga, type(fuga))
3.14 <class 'float'>

ここでは二つだけですが、全く同じような関数を複数書くのは無駄なように思えませんか？
こういうときに高階関数を使うと便利です。

def input_type(t_func, message):
    tmp = input(message)
    return t_func(tmp)

使うときはこんな感じ。

>>> hoge = input_type(int, '整数を入れてね: ')
整数を入れてね: 42
>>> print(hoge, type(hoge))
42 <class 'int'>
>>>
>>> fuga = input_type(float, '小数を入れてね: ')
小数を入れてね: 3.14
>>> print(fuga, type(fuga))
3.14 <class 'float'>

ちょっと発展

なお、高階関数はクロージャと深い結びつきがあります。
これはちょっと難しい概念ですが、例えば次のように利用できます。

def make_input_type(t_func):
    def input_type(message):
        tmp = input(message)
        return t_func(tmp)
    return input_type

input_int = make_input_type(int)
input_float = make_input_type(float)

使うときはこんな感じ。

>>> hoge = input_int('整数を入れてね: ')
整数を入れてね: 42
>>> print(hoge, type(hoge))
42 <class 'int'>
>>>
>>> fuga = input_float('小数を入れてね: ')
小数を入れてね: 3.14
>>> print(fuga, type(fuga))
3.14 <class 'float'>

とりあえず、ここでは同じことを何度も書かなくてよい、という明確なメリットが生じています。

Comments

[a_441]

実用的な例を挙げてくださりありがとうございます。
理解できました！

Answer 2

1は1だけで完結しなければならない、2は2だけで完結しなければならないと考えてはいかがでしょうか。

2だけ切り抜くと、

def run_something(func,arg1,arg2):
    func(arg1,arg2)

となり、run_something(...)の内部ではfuncもarg1もarg2欠かせない存在になっています。

もしrun_something(...)の中をfunc(a,s)などに変更すると、2だけ切り抜いた世界ではaもsも未知の変数にでエラーになってしまいます。

このように「変数は閉じた世界で既知でなければならない（≒閉じた世界で完結しなければならない）」と考えると良いと思います。

Comments

[a_441]

分かりやすく説明して下さりありがとうございます。
そのような考え方で勉強を進めていきたいと思います！

Answer 3

Pythonでは関数も普通の変数のように引数として渡すことができます。
質問文では自作の関数を使ったので少し混乱しているのかな？と思いましたので、少し違う例で説明してみたいと思います。直接の回答でなくてすみません。

下記にbuilt-in関数のabsとsumを使った例をかいてみたのですが、bar()を実行したときの結果を追いかけられますでしょうか？

def foo(func, args):
    print("fooの中です。funcの中身は-> ",func)
    return func(args)

def bar():
    print("test1 : abs")
    a = foo(abs, -3)
    print(a, "\n")

    print("test2 : sum")
    s = foo(sum, [1, 4, -3])
    print(s, "\n")

実行結果は

>>> bar()
test1 : abs
fooの中です。funcの中身は->  <built-in function abs>
3

test2 : sum
fooの中です。funcの中身は->  <built-in function sum>
2

のようになります。

Comments

[a_441]

回答ありがとうございます。理解できました！