一.閉包的定義：
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在一個(gè)函數(shù)的內(nèi)部，再定義一個(gè)函數(shù)(內(nèi)部函數(shù))。這個(gè)內(nèi)部函數(shù)引用了外部函數(shù)的變量，并且外部函數(shù)返回這個(gè)內(nèi)部函數(shù)， 我們把這個(gè)使用外部函數(shù)變量的內(nèi)部函數(shù)稱為 閉包 。
簡(jiǎn)而言之， 閉包就是能夠讀取外部函數(shù)內(nèi)的變量的函數(shù)。
例如：
形成閉包的兩個(gè)條件:
二.閉包的用途
① 可以讀取函數(shù)內(nèi)部的變量
② 將一些變量的值始終保存到內(nèi)存中
1.讀取函數(shù)內(nèi)部的變量
在一般情況下，在函數(shù)外部我們是不能訪問(wèn)到函數(shù)內(nèi)部的變量的。但是， 有時(shí)想要在函數(shù)外部能夠訪問(wèn)到函數(shù)內(nèi)部的變量，那么就可以使用閉包。
例如:
上面的代碼可以看出，print(a)會(huì)拋異常NameError: name 'a' is not defined。在函數(shù)f1的外面無(wú)法訪問(wèn)它的變量的。
在函數(shù)f1里面定義一個(gè)閉包函數(shù)就可以訪問(wèn)到了
例如：
2.將一些變量的值始終保存到內(nèi)存中
運(yùn)行結(jié)果:
通過(guò)上面的輸出結(jié)果可以看出閉包保存了外部函數(shù)內(nèi)的變量n1的值1，每次執(zhí)行閉包都是在n1 = 1 基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算的。
三.閉包的缺點(diǎn)
1. 由于閉包會(huì)使得函數(shù)中的變量都被保存在內(nèi)存中，會(huì)增加 內(nèi)存消耗 ，所以不能濫用閉包，否則會(huì)造成程序的性能問(wèn)題，可能導(dǎo)致內(nèi)存泄露
2. 閉包無(wú)法改變外部函數(shù)局部變量指向的內(nèi)存地址
3. 返回閉包時(shí)，返回函數(shù)不要引用任何循環(huán)變量，或者后續(xù)會(huì)發(fā)生變化的變量
四.判斷一個(gè)函數(shù)是否是閉包
判斷一個(gè)函數(shù)是不是閉包，可以查看它的 closure 屬性。如果該函數(shù)是閉包，查看該屬性將會(huì)返回一個(gè)cell對(duì)象組成的tuple。如果我們分別對(duì)每個(gè)cell對(duì)象查看其cell_contents屬性，返回的內(nèi)容就是閉包引用的自由變量的值。
運(yùn)行結(jié)果:
閉包的__closure__方法，可以展示出閉包儲(chǔ)存了外部函數(shù)的兩個(gè)變量，cell的內(nèi)存地址是什么，在cell里面儲(chǔ)存的對(duì)象類型是int，這個(gè)int儲(chǔ)存的內(nèi)存地址是什么。
閉包的__closure__方法，可以查看每個(gè)cell對(duì)象的內(nèi)容
運(yùn)行結(jié)果:
cell_contents解釋了局部變量在脫離函數(shù)后仍然可以在函數(shù)之外被訪問(wèn)的原因，因?yàn)樽兞勘淮鎯?chǔ)在cell_contents中了。
（1）unpack tuple和list, 可以讓函數(shù)返回多個(gè)值
def count():
return (1, 2, 3) # 或者 return [1, 2, 3]
# 把列表解包，把1 2 3 分別賦值給 a b c
a, b, c = count()
print a, b, c
# 輸出 1, 2, 3
（2）假設(shè)你知道Python的dict類型。Python中，在函數(shù)中定義一個(gè)變量的時(shí)候，會(huì)在一個(gè)隱藏的叫l(wèi)ocals的dict里面插入key-value，其中key是變量名，value是變量值。而引用一個(gè)變量的時(shí)候，則首先會(huì)在這個(gè)叫l(wèi)ocals的dict里面，根據(jù)變量名作為key，去查對(duì)應(yīng)的值。
var = 1 # 你可以認(rèn)為這里進(jìn)行了 locals['var'] = 1 的操作
print var # 在對(duì)var變量進(jìn)行求值的時(shí)候，就在locals['var']里面找var變量對(duì)應(yīng)的值
（3）for循環(huán)中，每次循環(huán)只是給 `i` 重新綁定值
for i in (1, 2, 3):
print i
print i
# 一次輸入 1 2 3 3
每次`for i in (1, 2, 3)`相當(dāng)于在`print i`之前，進(jìn)行了
`locals['i'] = 1`
`locals['i'] = 2`
`locals['i'] = 3`
的操作
所以最后的`print i`再去locals字典里面找`i`的時(shí)候，就變成 3 了。
（4）閉包是 一個(gè)函數(shù)加上這個(gè)函數(shù)引用的外部變量
var = 1
def f():
print var
# 這里的閉包是函數(shù) f 和 f 引用的外部變量 var
def count():
var2 = 2
def f():
print var2
# 這里的閉包是函數(shù) f 和 f 引用的外部變量 var2
return f
拿第一個(gè)函數(shù) f 來(lái)說(shuō)。在 f 運(yùn)行的時(shí)候，解釋器拿著'var'這個(gè)字符串去locals字典里面找，發(fā)現(xiàn)找不到，于是在closure字典里面找，最后closure字典里面找，你可以認(rèn)為就是找closure['var']，然后發(fā)現(xiàn)找到對(duì)應(yīng)的值。count里面的 f 函數(shù)同理。
（為了容易理解，我這里說(shuō)謊了。實(shí)際上 f 壓根沒(méi)有closure，count里面的 f 才有。其實(shí)closure壓根不是像locals那樣的字典）
（5）函數(shù)定義時(shí)，函數(shù)只是記錄變量的名字。
要區(qū)分什么是名字，什么是值。
`i = 1`這里 i 只是名字，只是一個(gè)字符串 'i' 。這句話運(yùn)行完，locals['i'] = 1，就說(shuō) i 對(duì)應(yīng)的值是1
def count():
fs = []
for i in range(1, 4):
# 定義一個(gè)函數(shù)，等價(jià)于運(yùn)行了 locals['f'] = 真正生成的函數(shù)
# 每次循環(huán)，這里都會(huì)重新生成一個(gè)函數(shù)，然后把重新生成的函數(shù)賦值給 locals['f']
def f():
return i * i # 引用了'i'這個(gè)名字，但并不是引用了'i'對(duì)應(yīng)的值
# 等價(jià)于 locals['fs'].append(locals['f'])
# f 不是函數(shù)，它只是一個(gè)名字'f'。f 引用的東西，也就是locals['f']才是真正的函數(shù)
fs.append(f)
# 于是這個(gè)for循環(huán)生成了三個(gè)函數(shù)，這三個(gè)函數(shù)是沒(méi)有名字的，這個(gè)函數(shù)運(yùn)行完后，它們跟'f'這個(gè)名字就毛關(guān)系都沒(méi)有了(是的我說(shuō)慌了，但可以先不管)
# 把整個(gè)列表返回，這個(gè)列表包含了三個(gè)函數(shù)
return fs
# count()返回三個(gè)函數(shù)的列表，unpack 列表的語(yǔ)法把列表中的三個(gè)函數(shù)抽出來(lái)，重新給他們命名為 f1, f2, f3
# 也就是說(shuō)，
# locals['f1'] = 列表中的第1個(gè)函數(shù)
# locals['f2'] = 列表中的第2個(gè)函數(shù)
# locals['f3'] = 列表中的第3個(gè)函數(shù)
# 這三個(gè)函數(shù)跟'f'這個(gè)名字現(xiàn)在毛關(guān)系都沒(méi)有。（其實(shí)是有的，但為了說(shuō)明需要簡(jiǎn)化，現(xiàn)在你可以完全不管括號(hào)里面說(shuō)的話）
f1, f2, f3 = count()
print f1(), f2(), f3()
# 好了我們運(yùn)行它們，輸入都是 9
# def f():
# return i * i
這是因?yàn)?f1 現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的函數(shù)，里面引用了 'i' 這個(gè)字符串，我們根據(jù) 'i '這個(gè)字符串去找它對(duì)應(yīng)的值，先找到 f 當(dāng)前的locals字典，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有，因?yàn)楹瘮?shù)定義的時(shí)候沒(méi)有定義 i 變量。然后再去closure['i']里面找，因?yàn)镻ython是通過(guò)closure字典實(shí)現(xiàn)閉包的（就當(dāng)它是對(duì)的好不好），所以我們可以在closure['i']找到值，這個(gè)值就是我們上一次運(yùn)行的時(shí)候count函數(shù)里面殘留的locals['i']，而由于for循環(huán)三遍之后，locals['i'] == 3，所以找到 i 的值就是3。所以最后輸出都是9
1. 閉包的概念
首先還得從基本概念說(shuō)起，什么是閉包呢？來(lái)看下維基上的解釋:
復(fù)制代碼代碼如下:
在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，閉包（Closure）是詞法閉包（Lexical Closure）的簡(jiǎn)稱，是引用了自由變量的函數(shù)。這個(gè)被引用的自由變量將和這個(gè)函數(shù)一同存在，即使已經(jīng)離開了創(chuàng)造它的環(huán)境也不例外。所以，有另一種說(shuō)法認(rèn)為閉包是由函數(shù)和與其相關(guān)的引用環(huán)境組合而成的實(shí)體。閉包在運(yùn)行時(shí)可以有多個(gè)實(shí)例，不同的引用環(huán)境和相同的函數(shù)組合可以產(chǎn)生不同的實(shí)例。
....
上面提到了兩個(gè)關(guān)鍵的地方： 自由變量 和 函數(shù), 這兩個(gè)關(guān)鍵稍后再說(shuō)。還是得在贅述下“閉包”的意思，望文知意，可以形象的把它理解為一個(gè)封閉的包裹，這個(gè)包裹就是一個(gè)函數(shù)，當(dāng)然還有函數(shù)內(nèi)部對(duì)應(yīng)的邏輯，包裹里面的東西就是自由變量，自由變量可以在隨著包裹到處游蕩。當(dāng)然還得有個(gè)前提，這個(gè)包裹是被創(chuàng)建出來(lái)的。
在通過(guò)Python的語(yǔ)言介紹一下，一個(gè)閉包就是你調(diào)用了一個(gè)函數(shù)A，這個(gè)函數(shù)A返回了一個(gè)函數(shù)B給你。這個(gè)返回的函數(shù)B就叫做閉包。你在調(diào)用函數(shù)A的時(shí)候傳遞的參數(shù)就是自由變量。
舉個(gè)例子：
復(fù)制代碼代碼如下:
def func(name):
def inner_func(age):
print 'name:', name, 'age:', age
return inner_func
bb = func('the5fire')
bb(26) # name: the5fire age: 26
這里面調(diào)用func的時(shí)候就產(chǎn)生了一個(gè)閉包——inner_func,并且該閉包持有自由變量——name，因此這也意味著，當(dāng)函數(shù)func的生命周期結(jié)束之后，name這個(gè)變量依然存在，因?yàn)樗婚]包引用了，所以不會(huì)被回收。
另外再說(shuō)一點(diǎn)，閉包并不是Python中特有的概念，所有把函數(shù)做為一等公民的語(yǔ)言均有閉包的概念。不過(guò)像Java這樣以class為一等公民的語(yǔ)言中也可以使用閉包，只是它得用類或接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。
更多概念上的東西可以參考最后的參考鏈接。
2. 為什么使用閉包
基于上面的介紹，不知道讀者有沒(méi)有感覺(jué)這個(gè)東西和類有點(diǎn)相似，相似點(diǎn)在于他們都提供了對(duì)數(shù)據(jù)的封裝。不同的是閉包本身就是個(gè)方法。和類一樣，我們?cè)诰幊虝r(shí)經(jīng)常會(huì)把通用的東西抽象成類，（當(dāng)然，還有對(duì)現(xiàn)實(shí)世界——業(yè)務(wù)的建模），以復(fù)用通用的功能。閉包也是一樣，當(dāng)我們需要函數(shù)粒度的抽象時(shí)，閉包就是一個(gè)很好的選擇。
在這點(diǎn)上閉包可以被理解為一個(gè)只讀的對(duì)象，你可以給他傳遞一個(gè)屬性，但它只能提供給你一個(gè)執(zhí)行的接口。因此在程序中我們經(jīng)常需要這樣的一個(gè)函數(shù)對(duì)象——閉包，來(lái)幫我們完成一個(gè)通用的功能，比如后面會(huì)提到的——裝飾器。
3. 使用閉包
第一種場(chǎng)景 ，在python中很重要也很常見的一個(gè)使用場(chǎng)景就是裝飾器，Python為裝飾器提供了一個(gè)很友好的“語(yǔ)法糖”——@，讓我們可以很方便的使用裝飾器，裝飾的原理不做過(guò)多闡述，簡(jiǎn)言之你在一個(gè)函數(shù)func上加上@decorator_func, 就相當(dāng)于decorator_func(func):
復(fù)制代碼代碼如下:
def decorator_func(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
@decorator_func
def func(name):
print 'my name is', name
# 等價(jià)于
decorator_func(func)
在裝飾器的這個(gè)例子中，閉包（wrapper）持有了外部的func這個(gè)參數(shù)，并且能夠接受外部傳過(guò)來(lái)的參數(shù)，接受過(guò)來(lái)的參數(shù)在原封不動(dòng)的傳給func，并返回執(zhí)行結(jié)果。
這是個(gè)簡(jiǎn)單的例子，稍微復(fù)雜點(diǎn)可以有多個(gè)閉包，比如經(jīng)常使用的那個(gè)LRUCache的裝飾器，裝飾器上可以接受參數(shù)@lru_cache(expire=500)這樣。實(shí)現(xiàn)起來(lái)就是兩個(gè)閉包的嵌套:
復(fù)制代碼代碼如下:
def lru_cache(expire=5):
# 默認(rèn)5s超時(shí)
def func_wrapper(func):
def inner(*args, **kwargs):
# cache 處理 bala bala bala
return func(*args, **kwargs)
return inner
return func_wrapper
@lru_cache(expire=10*60)
def get(request, pk)
# 省略具體代碼
return response()
不太懂閉包的同學(xué)一定得能夠理解上述代碼，這是我們之前面試經(jīng)常會(huì)問(wèn)到的面試題。
第二個(gè)場(chǎng)景 ，就是基于閉包的一個(gè)特性——“惰性求值”。這個(gè)應(yīng)用比較常見的是在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的時(shí)候，比如說(shuō)：
復(fù)制代碼代碼如下:
# 偽代碼示意
class QuerySet(object):
def __init__(self, sql):
self.sql = sql
self.db = Mysql.connect().corsor() # 偽代碼
def __call__(self):
return db.execute(self.sql)
def query(sql):
return QuerySet(sql)
result = query("select name from user_app")
if time now:
print result # 這時(shí)才執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)
上面這個(gè)不太恰當(dāng)?shù)睦诱故玖送ㄟ^(guò)閉包完成惰性求值的功能，但是上面query返回的結(jié)果并不是函數(shù)，而是具有函數(shù)功能的類。有興趣的可以去看看Django的queryset的實(shí)現(xiàn)，原理類似。
第三種場(chǎng)景 ， 需要對(duì)某個(gè)函數(shù)的參數(shù)提前賦值的情況，當(dāng)然在Python中已經(jīng)有了很好的解決訪問(wèn) functools.parial,但是用閉包也能實(shí)現(xiàn)。
復(fù)制代碼代碼如下:
def partial(**outer_kwargs):
def wrapper(func):
def inner(*args, **kwargs):
for k, v in outer_kwargs.items():
kwargs[k] = v
return func(*args, **kwargs)
return inner
return wrapper
@partial(age=15)
def say(name=None, age=None):
print name, age
say(name="the5fire")
# 當(dāng)然用functools比這個(gè)簡(jiǎn)單多了
# 只需要： functools.partial(say, age=15)(name='the5fire')
看起來(lái)這又是一個(gè)牽強(qiáng)的例子，不過(guò)也算是實(shí)踐了閉包的應(yīng)用。
將函數(shù)作為參數(shù)傳入，這樣的函數(shù)稱為高階函數(shù)。 函數(shù)式編程就是指這種高度抽象的編程范式。
變量可以指向函數(shù)，函數(shù)的參數(shù)能接收變量，那么一個(gè)函數(shù)就可以接收另一個(gè)函數(shù)作為參數(shù)，這種函數(shù)就稱之為高階函數(shù)。如下所示：
map(fun, lst)，將傳入的函數(shù)變量func作用到lst變量的每個(gè)元素中，并將結(jié)果組成新的列表返回。
定義一個(gè)匿名函數(shù)并調(diào)用，定義格式如--lambda arg1,arg2…:表達(dá)式
reduce把一個(gè)函數(shù)作用在一個(gè)序列[x1, x2, x3, …]上，這個(gè)函數(shù)必須接收兩個(gè)參數(shù)，reduce把結(jié)果繼續(xù)和序列的下一個(gè)元素做累積計(jì)算。
filter() 函數(shù)用于過(guò)濾序列，過(guò)濾掉不符合條件的元素，返回由符合條件元素組成的新列表。
閉包的定義？閉包本質(zhì)上就是一個(gè)函數(shù)
如何創(chuàng)建閉包？
如何使用閉包？典型的使用場(chǎng)景是裝飾器的使用。
global與nonlocal的區(qū)別：
簡(jiǎn)單的使用如下：
偏函數(shù)主要輔助原函數(shù)，作用其實(shí)和原函數(shù)差不多，不同的是，我們要多次調(diào)用原函數(shù)的時(shí)候，有些參數(shù)，我們需要多次手動(dòng)的去提供值。
而偏函數(shù)便可簡(jiǎn)化這些操作，減少函數(shù)調(diào)用，主要是將一個(gè)或多個(gè)參數(shù)預(yù)先賦值，以便函數(shù)能用更少的參數(shù)進(jìn)行調(diào)用。
我們?cè)賮?lái)看一下偏函數(shù)的定義：
類func = functools.partial(func, *args, **keywords)
我們可以看到，partial 一定接受三個(gè)參數(shù)，從之前的例子，我們也能大概知道這三個(gè)參數(shù)的作用。簡(jiǎn)單介紹下：
總結(jié)
本文是對(duì)Python 高階函數(shù)相關(guān)知識(shí)的分享，主題內(nèi)容總結(jié)如下：
重慶分公司
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