python中使用閉包及修改外部函數(shù)的局部變量

在python中，函數(shù)可以被嵌套定義，也就是說，函數(shù)中可以定義函數(shù)。該函數(shù)還可以將其內(nèi)部定義的函數(shù)作為返回值返回。

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閉包的定義：一般來說，我們可以認為，如果一個函數(shù)可以讀取其他函數(shù)中的局部變量，那么它們就構(gòu)成了閉包。

注意 ：閉包的定義不是特別清晰，但大體上的意思是這樣的。

我們知道，普通的函數(shù)是可以使用全局變量的

類似的，函數(shù)中定義的函數(shù)，也是可以使用外部函數(shù)的變量的。因此，滿足了函數(shù)讀取了其他函數(shù)局部變量的這一條件，他們因此構(gòu)成了閉包。

在閉包的使用中，我們可以先給外部的函數(shù)賦予不同的局部變量，然后再調(diào)用其中內(nèi)部的函數(shù)時，就可以讀取到這些不同的局部變量了。

外部變量的使用 在普通函數(shù)中，雖然可以直接使用全局變量，但是不可以直接修改全局變量。從變量的作用域來說，一旦你嘗試修改全局變量，那么就會嘗試創(chuàng)建并使用一個同名的局部變量。因此，如果你需要在普通函數(shù)中修改全局變量，需要使用global

同樣的，如果你希望通過定義在內(nèi)部的函數(shù)去修改其外部函數(shù)的變量，那么必須使用nonlocal

Python嵌套函數(shù)和閉包

在Python語言中，可以在函數(shù)中定義函數(shù)。 這種在函數(shù)中嵌套定義的函數(shù)也叫內(nèi)部函數(shù)。我們來看下面的代碼：

上述代碼中，定義了函數(shù)greet，在函數(shù)greet內(nèi)部又定義了一個函數(shù)inner_func, 并調(diào)用該函數(shù)打印了一串字符。

我們可以看到，內(nèi)部函數(shù)inner_func的定義和使用與普通函數(shù)基本相同。需要注意的是變量的作用域，在上述代碼中，函數(shù)參數(shù)name對于全局函數(shù)greet是局部變量，對內(nèi)部函數(shù)inner_func來說則是非局部變量。內(nèi)部函數(shù)對于非局部變量的訪問規(guī)則類似于標準的外部函數(shù)訪問全局變量。

從這個例子我們還可以看到內(nèi)部函數(shù)的一個作用，就是通過定義內(nèi)部函數(shù)的方式將一些功能隱藏起來，防止外部直接調(diào)用。常見的場景是，在一個復(fù)雜邏輯的函數(shù)中，將一些小的任務(wù)定義成內(nèi)部函數(shù)，然后由這個外層函數(shù)使用，這樣可以使代碼更為清晰，易于維護。這些內(nèi)部函數(shù)只會在這個外層函數(shù)中使用，不能被其他函數(shù)或模塊使用。

在Python語言中, 函數(shù)也是對象，它可以被創(chuàng)建、賦值給變量，或者作為函數(shù)的返回值。我們來看下面這個例子。

在上述代碼中，在函數(shù)gen_greet內(nèi)部定義了inner_func函數(shù)，并返回了一個inner_func函數(shù)對象。外部函數(shù)gen_greet返回了一個函數(shù)對象，所以像gen_greet這樣的函數(shù)也叫工廠函數(shù)。

在內(nèi)部函數(shù)inner_func中，使用了外部函數(shù)的傳參greet_words（非局部變量），以及函數(shù)的參數(shù)name（局部變量），來打印一個字符串。

接下來，調(diào)用gen_greet("Hello")創(chuàng)建一個函數(shù)對象say_hello，緊接著調(diào)用say_hello("Mr. Zhang")，輸出的結(jié)果為：Hello, Mr. Zhang！

同樣的，調(diào)用gen_greet("Hi")創(chuàng)建一個函數(shù)對象say_hi，調(diào)用say_hello("Mr. Zhang")，輸出的結(jié)果為：Hi，Tony！

我們可以發(fā)現(xiàn)，gen_greet返回的函數(shù)對象具有記憶功能，它能夠把所需使用的非局部變量保存下來，用于后續(xù)被調(diào)用的時候使用。這種保存了非局部變量的函數(shù)對象被稱作閉包（closure）。

那么閉包是如何實現(xiàn)的呢？其實并不復(fù)雜，函數(shù)對象中有一個屬性__closure__，它就是在創(chuàng)建函數(shù)對象時用來保存這些非局部變量的。

__closure__屬性是一個元組或者None類型。在上述代碼中，我們可以通過下面方式查看：

函數(shù)的嵌套所實現(xiàn)的功能大都可以通過定義類的方式來實現(xiàn)，而且類是更加面向?qū)ο蟮拇a編寫方式。

嵌套函數(shù)的一個主要用途是實現(xiàn)函數(shù)的裝飾器。我們看下面的代碼：

在上述代碼中，logger函數(shù)返回函數(shù)with_logging，with_logging則是打印了函數(shù)func的名稱及傳入的參數(shù)，然后調(diào)用func, 并將參數(shù)傳遞給func。其中的@wraps(func)語句用于復(fù)制函數(shù)func的名稱、注釋文檔、參數(shù)列表等等，使得with_logging函數(shù)具有被裝飾的函數(shù)func相同的屬性。

代碼中接下來用@logger對函數(shù)power_func進行修飾，它的作用等同于下面的代碼:

可見，裝飾器@符其實就是上述代碼的精簡寫法。

通過了解了嵌套函數(shù)和閉包的工作原理，我們在使用過程中就能夠更加得心應(yīng)手了。

Python基礎(chǔ)之閉包

一.閉包的定義：

在一個函數(shù)的內(nèi)部，再定義一個函數(shù)(內(nèi)部函數(shù))。這個內(nèi)部函數(shù)引用了外部函數(shù)的變量，并且外部函數(shù)返回這個內(nèi)部函數(shù)， 我們把這個使用外部函數(shù)變量的內(nèi)部函數(shù)稱為 閉包 。

簡而言之， 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到函數(shù)內(nèi)部的變量的。但是， 有時想要在函數(shù)外部能夠訪問到函數(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)會拋異常NameError: name 'a' is not defined。在函數(shù)f1的外面無法訪問它的變量的。

在函數(shù)f1里面定義一個閉包函數(shù)就可以訪問到了

例如：

2.將一些變量的值始終保存到內(nèi)存中

運行結(jié)果:

通過上面的輸出結(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)上進行計算的。

三.閉包的缺點

1. 由于閉包會使得函數(shù)中的變量都被保存在內(nèi)存中，會增加 內(nèi)存消耗 ，所以不能濫用閉包，否則會造成程序的性能問題，可能導(dǎo)致內(nèi)存泄露

2. 閉包無法改變外部函數(shù)局部變量指向的內(nèi)存地址

3. 返回閉包時，返回函數(shù)不要引用任何循環(huán)變量，或者后續(xù)會發(fā)生變化的變量

四.判斷一個函數(shù)是否是閉包

判斷一個函數(shù)是不是閉包，可以查看它的 closure 屬性。如果該函數(shù)是閉包，查看該屬性將會返回一個cell對象組成的tuple。如果我們分別對每個cell對象查看其cell_contents屬性，返回的內(nèi)容就是閉包引用的自由變量的值。

運行結(jié)果:

閉包的__closure__方法，可以展示出閉包儲存了外部函數(shù)的兩個變量，cell的內(nèi)存地址是什么，在cell里面儲存的對象類型是int，這個int儲存的內(nèi)存地址是什么。

閉包的__closure__方法，可以查看每個cell對象的內(nèi)容

運行結(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)之外被訪問的原因，因為變量被存儲在cell_contents中了。

請教大神一個關(guān)于python閉包的問題

在python3.0之前的版本中, 閉包只能夠訪問而不能修改外部變量(非全局), 所以, 通常為了方便修改, 我們就使用可變對象來通過修改對象內(nèi)部的一些引用來達到間接修改的目的, 因此, 通常的數(shù)字類型, 字符串類型等不可變類型不可以作為用于修改的自由變量(閉包中引用的外部變量)

在python3.0及以后版本中, 通過nonlocal關(guān)鍵字解決了這個問題, 并增強了閉包. 在之前的版本中, 外部變量實際上是會放入內(nèi)部函數(shù)(閉包)的local這個名稱空間中的, 所以, 在之前版本中, 我們在閉包內(nèi)試圖修改一個外部變量的時候, 往往會得到一個"在引用之前沒有賦值"的一個錯誤. 3.0之后, 給要在閉包內(nèi)修改的變量加上(在閉包內(nèi)修改之前)nonlocal的聲明, 然后, 在下面的代碼中修改就可以了....

這個用法和global關(guān)鍵字解決函數(shù)內(nèi)修改全局變量有異曲同工之妙...