Python的 functools 模块是标准库中的一个强大工具，提供了一系列函数，用于优化和增强函数式编程的能力。这些函数可以帮助我们处理函数、操作装饰器、缓存结果等。介绍functools模块中的五个常用函数，包括 partial、wraps、lru_cache、reduce和compose，并提供相关的代码示例，帮助更好地理解和应用这些函数。
一、partial函数partial函数用于部分应用一个函数的参数，返回一个新的可调用对象。它允许我们固定一个或多个函数的参数，从而创建一个接受较少参数的新函数。
以下是一个示例代码：
from functools import partial
def multiply(a, b):
return a * b
# 创建一个新函数double，固定第一个参数为2
double = partial(multiply, 2)
result = double(4)
print(result) # 输出：8
使用partial函数创建了一个新的函数double，该函数固定了multiply函数的第一个参数为2。然后我们调用double函数，传入剩余的参数4，得到结果8。
二、wraps函数wraps函数是一个装饰器，用于更新装饰函数的元数据，如函数名、参数列表等。它可以帮助我们保留原始函数的信息，并避免在使用装饰器后丢失有关函数的重要信息。
以下是一个示例代码：
from functools import wraps
def my_decorator(func):
@wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
print("Before function execution")
result = func(*args, **kwargs)
print("After function execution")
return result
return wrapper
@my_decorator
def my_function():
print("Inside my_function")
my_function()
定义了一个装饰器 my_decorator，并在内部使用 wraps 函数来更新 wrapper 函数的元数据。然后我们使用 my_decorator 装饰 my_function 函数，确保在执行装饰后的函数时，原始函数的信息不会丢失。
三、lru_cache函数lru_cache函数是一个装饰器，用于缓存函数的结果。它可以帮助我们避免重复计算相同参数的函数结果，从而提高函数的执行效率。
以下是一个示例代码：
from functools import lru_cache
@lru_cache(maxsize=128)
def fibonacci(n):
if n < 2:
return n
else:
return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
result = fibonacci(10)
print(result) # 输出：55
定义了一个递归函数 fibonacci 来计算斐波那契数列。通过使用 lru_cache装饰器并指定最大缓存大小，我们可以避免重复计算相同的斐波那契数，提高计算效率。
四、reduce函数reduce函数是一个高阶函数，它对一个序列的元素进行累积操作，返回一个单一的值。它需要一个二元函数作为参数，并将该函数应用于序列中的相邻元素，直到将序列减少为单个值。
以下是一个示例代码：
from functools import reduce numbers = [1, 2, 3, 4, 5] # 使用reduce函数计算列表中所有元素的乘积 product = reduce(lambda x, y: x * y, numbers) print(product) # 输出：120
使用reduce函数和Lambda函数计算了列表中所有元素的乘积。
五、compose函数compose函数用于组合多个函数，创建一个新函数，该函数按照从右到左的顺序依次调用传入的函数
from functools import reduce
def compose(*functions):
return reduce(lambda f, g: lambda x: f(g(x)), functions)
def add_one(x):
return x + 1
def square(x):
return x * x
# 创建一个新函数，先将输入值加1，然后对结果进行平方
add_one_and_square = compose(square, add_one)
result = add_one_and_square(3)
print(result) # 输出：16
定义了一个compose函数，它接受多个函数作为参数，并返回一个新函数。这个新函数按照从右到左的顺序依次调用传入的函数。我们使用compose函数创建了一个新函数add_one_and_square，它先将输入值加1，然后对结果进行平方。然后我们调用 add_one_and_square函数，传入参数3，得到结果16。