Pythonの関数型「types.FunctionType」を徹底解説！詳細、使い方、代替方法まで

types.FunctionType の属性とメソッド

types.FunctionType オブジェクトは、関数に関する様々な情報にアクセスするための属性とメソッドを提供します。主なものとして以下が挙げられます。

closure: クロージャーセルオブジェクトのタプル（ネストされた関数への参照を保持）
defaults: デフォルト引数のタプル
doc: 関数のドキュメント文字列
name: 関数の名前
code: 関数のコードオブジェクトへの参照

types.FunctionType オブジェクトには、以下のようなメソッドも用意されています。

get(): 関数オブジェクトをバウンドメソッドに変換
repr(): 関数の表現形式を返す文字列を返す
call(): 関数を通常の方法で呼び出す

types.FunctionType の使い方

types.FunctionType は、主に以下の目的で使用されます。

関数を型チェックする: isinstance 関数を使用して、オブジェクトが types.FunctionType かどうかを確認することができます。
関数を動的に生成する: types モジュールの FunctionType クラスを使用して、新しい関数オブジェクトを動的に生成することができます。
関数を検査する: inspect モジュールの関数を使用して、関数の属性やメソッドにアクセスすることができます。

例

def my_function(x, y=10):
    """シンプルな関数"""
    return x + y

# 関数オブジェクトを取得
func_obj = my_function

# 関数名を調べる
print(func_obj.__name__)  # 出力：my_function

# デフォルト引数を調べる
print(func_obj.__defaults__)  # 出力：(10,)

# 関数を呼び出す
print(func_obj(5))  # 出力：15

# オブジェクトが関数型かどうかを確認
print(isinstance(func_obj, types.FunctionType))  # 出力：True

types.FunctionType と callable

types.FunctionType は、callable 関数で使用できるオブジェクトの 1 つですが、callable はより汎用的な関数チェックツールです。callable は、関数の他にも、メソッドやクラスインスタンスなど、呼び出し可能なオブジェクトをすべて返します。

関数検査

import inspect

def my_function(x, y=10):
    """シンプルな関数"""
    return x + y

# 関数オブジェクトを取得
func_obj = my_function

# 関数に関する情報を表示
print(inspect.getfullargspec(func_obj))

このコードは、inspect モジュールの getfullargspec 関数を使用して、func_obj 関数に関する情報を表示します。出力は以下のようになります。

FullArgSpec(args=['x'], varargs=None, keywords={'y': 10}, defaults=(10,), kwonlyargs=[], kwonlydefaults=None, annotations={})

この出力には、関数の引数、デフォルト引数、キーワード引数などに関する情報が含まれています。

関数の動的生成

import types

def create_function(a, b):
    """2 つの数を引数として受け取り、それらを足して返す関数を作成する"""
    def add_numbers(x, y):
        return x + y
    add_numbers.__name__ = f"add_{a}_{b}"  # 関数名を設定
    return add_numbers

# 新しい関数オブジェクトを作成
new_func = create_function(3, 5)

# 新しい関数を呼び出す
print(new_func(1, 2))  # 出力：3

このコードは、create_function 関数を使用して、2 つの数を引数として受け取り、それらを足して返す新しい関数を作成します。新しい関数は、types.FunctionType クラスを使用して動的に生成されます。

関数型のチェック

def is_function_type(obj):
    """オブジェクトが関数型かどうかを確認する"""
    return isinstance(obj, types.FunctionType) or callable(obj)

# オブジェクトが関数型かどうかを確認
obj1 = my_function
obj2 = lambda x: x * 2
obj3 = 10

print(is_function_type(obj1))  # 出力：True
print(is_function_type(obj2))  # 出力：True
print(is_function_type(obj3))  # 出力：False

このコードは、is_function_type 関数を使用して、オブジェクトが関数型かどうかを確認します。この関数は、isinstance 関数と callable 関数を使用して、オブジェクトが types.FunctionType オブジェクトであるか、または callable 関数で True を返すかどうかを確認します。

inspect モジュール

inspect モジュールは、Python 関数に関する情報を取得するための様々な関数を提供しています。 types.FunctionType を使用する代わりに、以下の inspect モジュールの関数を使用して、関数の情報にアクセスすることができます。

inspect.signature(obj): 関数のシグネチャオブジェクトを取得します。
inspect.getfullargspec(obj): 関数の引数、デフォルト引数、キーワード引数に関する情報を取得します。
inspect.isfunction(obj): オブジェクトが関数かどうかを確認します。

長所:

関数に関するより詳細な情報にアクセスできる。
types.FunctionType を使用するよりも簡潔なコードで済む場合がある。

短所:

関数オブジェクトを作成することはできない。
types.FunctionType ほど汎用性がない。

例

import inspect

def my_function(x, y=10):
    """シンプルな関数"""
    return x + y

# 関数に関する情報を取得
func_obj = my_function
print(inspect.isfunction(func_obj))  # 出力：True
print(inspect.getfullargspec(func_obj))
# ... (出力は前に示したものと同じ)

callable 関数

callable 関数は、オブジェクトが呼び出し可能かどうかを確認します。 types.FunctionType を使用する代わりに、callable 関数を使用して、オブジェクトが関数かどうかを確認することができます。

長所:

関数だけでなく、メソッドやクラスインスタンスなど、他の呼び出し可能なオブジェクトもチェックできる。
types.FunctionType よりも汎用性が高い。

短所:

関数オブジェクトを作成することはできない。
関数に関する詳細な情報にアクセスできない。

例

def my_function(x, y=10):
    """シンプルな関数"""
    return x + y

class MyClass:
    def method(self):
        """シンプルなメソッド"""
        pass

# オブジェクトが呼び出し可能かどうかを確認
obj1 = my_function
obj2 = MyClass()
obj3 = 10

print(callable(obj1))  # 出力：True
print(callable(obj2.method))  # 出力：True
print(callable(obj3))  # 出力：False

動的コード生成

exec または eval 内蔵関数を使用して、動的にコードを実行し、関数を作成することができます。ただし、この方法は、セキュリティ上のリスクが伴うため、注意して使用する必要があります。

長所:

非常に柔軟な方法で関数を生成できます。

短所:

デバッグが難しい。
コードが読みづらくなる。
セキュリティ上のリスクが伴う。

def create_function(a, b):
    """2 つの数を引数として受け取り、それらを足して返す関数を作成する"""
    code = f"def add_numbers(x, y):\n  return x + {a} + {b}"
    exec(code)  # コードを実行
    return add_numbers

# 新しい関数オブジェクトを作成
new_func = create_function(3, 5)

# 新しい関数を呼び出す
print(new_func(1, 2))  # 出力：11