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Python閉包怎么掌握

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什么是閉包?閉包有什么用?為什么要用閉包?今天我們就帶著這3個(gè)問(wèn)題來(lái)一步一步認(rèn)識(shí)閉包。

閉包和函數(shù)緊密聯(lián)系在一起,介紹閉包前有必要先介紹一些背景知識(shí),諸如嵌套函數(shù)、變量的作用域等概念

作用域

作用域是程序運(yùn)行時(shí)變量可被訪問(wèn)的范圍,定義在函數(shù)內(nèi)的變量是局部變量,局部變量的作用范圍只能是函數(shù)內(nèi)部范圍內(nèi),它不能在函數(shù)外引用。

定義在模塊最外層的變量是全局變量,它是全局范圍內(nèi)可見的,當(dāng)然在函數(shù)里面也可以讀取到全局變量的。例如:

num = 10 # 全局作用域變量
def foo():
   print(num)  # 10

而在函數(shù)外部則不可以訪問(wèn)局部變量。例如:

def foo():
   num = 10
print(num)  # NameError: name 'num' is not defined

嵌套函數(shù)

函數(shù)不僅可以定義在模塊的最外層,還可以定義在另外一個(gè)函數(shù)的內(nèi)部,像這種定義在函數(shù)里面的函數(shù)稱之為嵌套函數(shù)(nested function)例如:

def print_msg():
   # print_msg 是外圍函數(shù)
   msg = "zen of python"

   def printer():
       # printer是嵌套函數(shù)
       print(msg)
   printer()
# 輸出 zen of python
print_msg()

對(duì)于嵌套函數(shù),它可以訪問(wèn)到其外層作用域中聲明的非局部(non-local)變量,比如代碼示例中的變量 msg 可以被嵌套函數(shù) printer 正常訪問(wèn)。

那么有沒(méi)有一種可能即使脫離了函數(shù)本身的作用范圍,局部變量還可以被訪問(wèn)得到呢?答案是閉包

什么是閉包

函數(shù)身為第一類對(duì)象,它可以作為函數(shù)的返回值返回,現(xiàn)在我們來(lái)考慮如下的例子:

def print_msg():
   # print_msg 是外圍函數(shù)
   msg = "zen of python"
   def printer():
       # printer 是嵌套函數(shù)
       print(msg)
   return printer

another = print_msg()
# 輸出 zen of python
another()

這段代碼和前面例子的效果完全一樣,同樣輸出 “zen of python”。不同的地方在于內(nèi)部函數(shù) printer 直接作為返回值返回了。

一般情況下,函數(shù)中的局部變量?jī)H在函數(shù)的執(zhí)行期間可用,一旦 print_msg() 執(zhí)行過(guò)后,我們會(huì)認(rèn)為 msg變量將不再可用。然而,在這里我們發(fā)現(xiàn) print_msg 執(zhí)行完之后,在調(diào)用 another 的時(shí)候 msg 變量的值正常輸出了,這就是閉包的作用,閉包使得局部變量在函數(shù)外被訪問(wèn)成為可能。

看完這個(gè)例子,我們?cè)賮?lái)定義閉包,維基百科上的解釋是:

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。

這里的 another 就是一個(gè)閉包,閉包本質(zhì)上是一個(gè)函數(shù),它由兩部分組成,printer 函數(shù)和變量 msg。閉包使得這些變量的值始終保存在內(nèi)存中。

閉包,顧名思義,就是一個(gè)封閉的包裹,里面包裹著自由變量,就像在類里面定義的屬性值一樣,自由變量的可見范圍隨同包裹一起,哪里可以訪問(wèn)到這個(gè)包裹,哪里就可以訪問(wèn)到這個(gè)自由變量。

為什么要使用閉包

閉包避免了使用全局變量,此外,閉包允許將函數(shù)與其所操作的某些數(shù)據(jù)(環(huán)境)關(guān)連起來(lái)。這一點(diǎn)與面向?qū)ο缶幊淌欠浅n愃频模诿鎸?duì)象編程中,對(duì)象允許我們將某些數(shù)據(jù)(對(duì)象的屬性)與一個(gè)或者多個(gè)方法相關(guān)聯(lián)。

一般來(lái)說(shuō),當(dāng)對(duì)象中只有一個(gè)方法時(shí),這時(shí)使用閉包是更好的選擇。來(lái)看一個(gè)例子:

def adder(x):
   def wrapper(y):
       return x + y
   return wrapper

adder5 = adder(5)
# 輸出 15
adder5(10)
# 輸出 11
adder5(6)

這比用類來(lái)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)雅,此外裝飾器也是基于閉包的一中應(yīng)用場(chǎng)景。

所有函數(shù)都有一個(gè) __closure__屬性,如果這個(gè)函數(shù)是一個(gè)閉包的話,那么它返回的是一個(gè)由 cell 對(duì)象 組成的元組對(duì)象。cell 對(duì)象的cell_contents 屬性就是閉包中的自由變量。

>>> adder.__closure__
>>> adder5.__closure__
(,)
>>> adder5.__closure__[0].cell_contents
5

這解釋了為什么局部變量脫離函數(shù)之后,還可以在函數(shù)之外被訪問(wèn)的原因的,因?yàn)樗鎯?chǔ)在了閉包的 cell_contents中了。

感謝各位的閱讀,以上就是“Python閉包怎么掌握”的內(nèi)容了,經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后,相信大家對(duì)Python閉包怎么掌握這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì),具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián),小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章,歡迎關(guān)注!


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