❄️ Funkcje jako obiekty i domknięcia

Funkcje jako obiekty pierwszej klasy

W Pythonie funkcje są pełnoprawnymi obiektami - tak samo jak liczby, listy czy słowniki. Oznacza to, że można je:

przypisywać do zmiennych,
przechowywać w kolekcjach (listach, słownikach),
przekazywać jako argumenty do innych funkcji,
zwracać z innych funkcji.

Przypisanie funkcji do zmiennej

def powitaj(imie):
    return f"Cześć, {imie}!"

przywitaj = powitaj  # przypisanie referencji - bez nawiasów!
print(przywitaj("Ania"))   # Cześć, Ania!
print(powitaj is przywitaj)  # True - obie zmienne wskazują na ten sam obiekt

Funkcja jako argument

Możemy przekazać funkcję do innej funkcji, tak jak każdą inną wartość:

def zastosuj(funkcja, wartosc):
    return funkcja(wartosc)

def podwoj(x):
    return x * 2

def kwadrat(x):
    return x ** 2

print(zastosuj(podwoj, 5))   # 10
print(zastosuj(kwadrat, 5))  # 25

To wzorzec powszechnie spotykany w bibliotekach - np. sorted(lista, key=...) czy map(funkcja, iterable).

Funkcje w kolekcjach

operacje = {
    "dodaj":   lambda a, b: a + b,
    "odejmij": lambda a, b: a - b,
    "pomnoz":  lambda a, b: a * b,
}

nazwa = "dodaj"
print(operacje[nazwa](3, 4))  # 7

Zagnieżdżone funkcje i domknięcia (closures)

Funkcja może być zdefiniowana wewnątrz innej funkcji. Taka funkcja zagnieżdżona ma dostęp do zmiennych z zakresu funkcji zewnętrznej - nawet po zakończeniu jej wykonania. Ten mechanizm nazywamy domknięciem (ang. closure).

def stworz_mnoznik(n):
    def mnoz(x):
        return x * n  # n pochodzi z zewnętrznej funkcji i jest "zapamiętane"
    return mnoz

razy3 = stworz_mnoznik(3)
razy5 = stworz_mnoznik(5)

print(razy3(10))  # 30
print(razy5(10))  # 50

razy3 i razy5 to dwa osobne domknięcia - każde „pamięta" swoją wartość n. Można to potwierdzić:

print(razy3.__closure__[0].cell_contents)  # 3
print(razy5.__closure__[0].cell_contents)  # 5

Praktyczne zastosowanie: fabryki funkcji

Domknięcia pozwalają tworzyć sparametryzowane funkcje bez powtarzania kodu:

def stworz_walidator(min_val, max_val):
    def waliduj(x):
        return min_val <= x <= max_val
    return waliduj

ocena_szkolna = stworz_walidator(1, 6)
temperatura = stworz_walidator(-50, 60)

print(ocena_szkolna(5))   # True
print(ocena_szkolna(7))   # False
print(temperatura(100))   # False

Kiedy domknięcie, kiedy klasa?

Domknięcia są lżejszą alternatywą dla klas z jedną metodą (__call__). Jeśli potrzebujesz przechować jeden lub dwa elementy stanu i jednej operacji - domknięcie jest czytelniejsze. Gdy stan jest bardziej złożony lub potrzebujesz wielu metod - sięgnij po klasę.

📝 Zadania

Stwórz plik python1course/zaj02/funkcje_jako_obiekty.py i wykonaj w nim poniższe zadania.

Napisz funkcję zastosuj_do_listy(funkcja, lista), która zwraca nową listę z wynikami zastosowania funkcja do każdego elementu. Nie używaj map() - zaimplementuj to ręcznie pętlą. Przetestuj z co najmniej trzema różnymi funkcjami (np. str.upper, własna funkcja, lambda).
Masz słownik operacji matematycznych:
```
operacje = {"dodaj": ..., "odejmij": ..., "pomnoz": ..., "podziel": ...}
```
Uzupełnij go lambdami. Następnie napisz funkcję kalkulator(a, op, b), która pobiera dwie liczby i nazwę operacji (string), wykonuje ją i zwraca wynik. Obsłuż przypadek, gdy podana operacja nie istnieje.
Napisz funkcję stworz_potege(n), która zwraca funkcję podnoszącą liczbę do potęgi n. Stwórz na jej podstawie kwadrat i szescian, a następnie przetestuj je.
```
kwadrat  = stworz_potege(2)
szescian = stworz_potege(3)
print(kwadrat(4))   # 16
print(szescian(3))  # 27
```
Napisz funkcję stworz_akumulator(poczatkowa=0), która korzysta z domknięcia do przechowywania bieżącej sumy. Funkcja powinna zwracać funkcję wewnętrzną dodaj(n), która dodaje n do sumy i zwraca aktualną wartość.
```
akumulator = stworz_akumulator(10)
print(akumulator(5))   # 15
print(akumulator(3))   # 18
print(akumulator(2))   # 20
```