Pythonの関数がハッシュ可能な理由とその仕組みを徹底解説

ハッシュ可能（hashable）とは何か？

オブジェクトが「ハッシュ可能」であるとは、その生存期間中にハッシュ値が変化しないことを意味します。具体的には、__hash__() メソッドを持っていることに加えて、他のオブジェクトとの比較が可能である必要があります。この比較には __eq__() または __cmp__() メソッドが用いられます。

重要なルールとして、比較した結果「等しい」と判定されたハッシュ可能なオブジェクト同士は、必ず同じハッシュ値を持たなければなりません。

ハッシュ可能性が重要な理由

ハッシュ可能であることは、そのオブジェクトを辞書（dict）のキーや集合（set）の要素として利用できることを意味します。これらのデータ構造は内部的にハッシュ値を使って要素を高速に管理しているためです。

組み込みオブジェクトとハッシュ可能性

Python の組み込みオブジェクトのうち、すべてのイミュータブル（変更不可）なオブジェクトはハッシュ可能です。一方で、リストや辞書のようなミュータブル（変更可能）なコンテナはハッシュ不可能ですが、イミュータブルなコンテナであるタプルはハッシュ可能です。

ユーザー定義クラスのインスタンス

ユーザー定義クラスのインスタンスは、デフォルトでハッシュ可能になっています。これらのインスタンスは自分自身以外のオブジェクトとは等しくならず、そのハッシュ値は id() から導出されます。

lambda 関数のハッシュ値を確認する

ここで注意したいのは、ハッシュ値は必ずしも関数の ID と一致するわけではないという点です。次の lambda 関数の例を見てみましょう。

m = lambda x: 1
print(hash(m))
print(id(m))
print(m.__hash__())

実行結果：

1265925722
3074942372
1265925722

hash(m) と m.__hash__() の戻り値は一致していますが、id(m) の値とは異なることが分かります。この結果から、lambda 関数もハッシュ可能であることが確認できます。

通常の関数もハッシュ可能

続いて、通常の関数 f() を定義して同じことを確認してみます。

def f(): pass
print(type(f))
print(f.__hash__())
print(hash(f))

実行結果：

<class 'function'>
1265925978
1265925978

このように、関数は生存期間中ずっと同じハッシュ値を持つため、あらゆる関数がハッシュ可能であると言えます。この性質のおかげで、関数を辞書のキーとして登録したり、集合に追加したりすることも可能になります。