高階関数の動作について

Question

前提・実現したいこと

みんなのPython(4th)の中動作ついて分からないことがありましたので、
教えて頂きたいです。

該当のソースコード

def logger(func):
    def inner(*args): 
        print("引数：", args)
        return func(*args)
    return inner

def accumulate(a, b):
    return a + b

newfunc = logger(accumulate)
print(newfunc(1,2))

#出力
#引数： (1, 2)
#3

知りたいこと

最後の、print(newfunc(1,2))と言う部分なのですが、このnewfunc関数の引数1,2は
最初に定義したlogger関数の*argsに渡されているかと思います。
この動作がいまいち理解できません。

logger関数の内部でinner関数を定義して、そのinner関数の引数が*argsとなっているのに、
なぜnewfunc関数の引数が勝手にそこに渡されるのでしょうか。
logger関数はfuncという引数しか定義されていないのに、自動的にその内部に定義した関数に
引数が渡されるというのは、何か特別な仕組みがあるのでしょうか。

Answer 1

既に解決積みですが、重要な点なので和つぃなりの回答を載せておきます。

こういう質問をされる方は、関数オブジェクトと、関数オブジェクトがバインドされている変数の関係が良くわかっていないか、あるいは関数の定義と関数の実行の関係が良くわかっていない場合が多いです。

最初に　公式ドキュメント 4.2. 名前づけと束縛 (naming and binding)を読んで束縛(バインド)を理解してください。

• 関数オブジェクトと、関数オブジェクトがバインドされている変数の関係とは

maxという関数がありますが、これはmaxという名前が最大値を求める組込み関数に束縛されているということです。

例えば以下のコード実行で何が起きているかを理解してください。

>>> maximum = max
>>> print(maximum([1,2,3,0]))
3
>>> print(maximum.__name__)
max

maxmumもmaxもmaxという名前を持つ関数オブジェクトに束縛されている名前なのでどちらを使っても同じです。

次のコードはmaxとminの束縛を入れ替えるものです。

>>> max, min = min, max
>>> print(max([1,2,3,0]))
0
>>> print(min([1,2,3,0]))
3
>>> max, min = min, max
>>> print(max([1,2,3,0]))
3

• 関数の定義と関数の実行の関係とは

def accumulate(a, b):
    return a + b

このように関数を定義しても、足し算が実行されるわけではありません。
実行されたのは関数定義です。つまり足し算を行う関数オブジェクトが作られ、accumulateという名前がその関数オブジェクトに束縛されたのです。

この関数を実行してはじめて足し算が実行されます。

>>> def accumulate(a, b):
...     return a + b
...
>>> print(accumulate(40, 2))
42
>>> print(accumulate('Hello, ', 'Python'))
Hello, Python

ご質問に戻ると、

def logger(func):
    def inner(*args): 
        print("引数：", args)
        return func(*args)
    return inner

によって、innerという関数定義を行って、できた関数を返すようなloggerという関数が定義されます。
loggerという関数は定義されましたが、まだloggerは実行されていないので、innerという関数は定義されていません。

newfunc = logger(accumulate)

を実行したときにその右辺であるlogger(accumulate)が実行され、このときinnerという関数オブジェクトが生成されて、loggerのローカル変数であるinnerがその関数オブジェクトに束縛されます。このときのinnerの関数定義では、引数funcが束縛されているのはaccumulateという関数オブジェクトです。
loggerはinnerをreturnするので、logger(accumulate)はinnerが束縛されているinnerという関数オブジェクトを返します。
代入文ですので、newfuncという名前が生成されたinnerという関数オブジェクトに束縛されます。

print(newfunc(1,2))

を実行すると、newfuncという名前が束縛されている関数オブジェクトが(1, 2)を引数として呼び出されます。この関数呼び出し、つまり関数の実行の中で、func(*args)が呼び出されますが、このローカル変数funcの中身は関数オブジェクトinnerが定義されたときのfuncですので、そのときfuncという名前に束縛されていたaccumulateという名前の関数オブジェクトです。従って、func(*args)は(1, 2)を引数としてaccumulateという名前の関数オブジェクトを呼び出すことになります。

Comments

[chem_search]

とても丁寧に解説して頂きありがとうございます！
まだ完璧とは言えませんが、理解が深まりました。

自分で色々なパターンを試してみて、動作に対する理解を深めてみます！

Answer 2

最後の、print(newfunc(1,2))と言う部分なのですが、このnewfunc関数の引数1,2は

最初に定義したlogger関数の*argsに渡されているかと思います。
この動作がいまいち理解できません。

引数1,2が何に渡されているか？という理解に誤解があるようです。
logger関数ではなくlogger関数が返した**inner関数に**渡されています。
提示コードを簡略化した以下だと理解しやすいかと思います。

def logger():
    def inner(*args): 
        print("引数：", args)
    return inner

inner_f = logger() # inner関数が返る
inner_f(1,2) # たんにinner関数を呼び出しているのと同じ
#引数： (1, 2)

Comments

[chem_search]

なるほど、newfuncにはinner関数が代入されて、
newfuncの引数をinner関数が受け取っていると理解すればよいのですね。

提示して頂いたコードですっきりしました！
ありがとうございます！