如何理解及使用Python闭包

目录

• 一、Python 中的作用域规则和嵌套函数

• 二、定义闭包函数

• 三、何时使用闭包？

• 四、总结

一、Python 中的作用域规则和嵌套函数

每当执行一个函数时，就会创建一个新的局部命名空间，它表示包含函数体内分配的函数参数和变量名的局部环境。我们可以将名称空间看作一个字典，其中键是对象名称，值是对象本身。

解析名称时，解释器首先搜索本地命名空间。如果不存在匹配，则搜索全局名称空间，该名称空间是定义函数的模块。如果仍然没有找到匹配项，则在引发 NameError 异常之前最终检查内置名称空间。下图说明了这一点:

让我们考虑下面的例子:

age = 27
def birthday():
 age = 28
birthday()
print(age)  # age will still be 27
>>
27

当变量在函数内部赋值时，它们总是绑定到函数的本地名称空间; 因此，函数体中的变量 age 指的是一个包含值28的全新对象，而不是外部变量。可以使用全局语句更改此行为。下面的示例强调了这一点：

age = 27
name = "Sarah"
def birthday():
 global age       # 'age' is in global namespace
 age = 28
 name = "Roark"
birthday()         # age is now 28. name will still be "Sarah"

Python 也支持嵌套函数定义(函数内部的函数):

def countdown(start):
 # This is the outer enclosing function
 def display():
   # This is the nested function
   n = start
   while n > 0:
     n-=1
     print('T-minus ％d' ％ n)

display()
# We execute the function
countdown(3)
>>>
T-minus 3
T-minus 2
T-minus 1

二、定义闭包函数

在上面的示例中，如果函数 countdown()的最后一行返回了 display 函数而不是调用它，会发生什么情况？这意味着该函数的定义如下:

def countdown(start):
 # This is the outer enclosing function
 def display():
   # This is the nested function
   n = start
   while n > 0:
     n-=1
     print('T-minus ％d' ％ n)
 return display
# Now let's try calling this function.
counter1 = countdown(2)
counter1()
>>>
T-minus 2
T-minus 1

使用值2调用 countdown()函数，并将返回的函数绑定到名称 counter1。在执行 counter1()时，它使用最初提供给 countdown ()的 start 值。因此，在调用 counter1()时，尽管我们已经执行了 count1()函数，但仍然记住这个值。

这种将一些数据(本例中为2)附加到代码的技术在 Python 中称为闭包。

即使变量超出范围或函数本身从当前名称空间中移除，也会记住封闭范围中的这个值。我们可以尝试下面的代码来确认:

>>> del countdown
>>> counter1()
T-minus 2
T-minus 1
>>> countdown(2)
Traceback (most recent call last):
...
NameError: name 'countdown' is not defined

三、何时使用闭包？

当一个类中实现的方法很少(大多数情况下只有一个方法)时，闭包可以提供一个替代的、更优雅的解决方案。此外，如果我们希望根据延迟或延迟计算的概念编写代码，闭包和嵌套函数特别有用。下面是一个例子:

from urllib.request import urlopen
def page(url):
 def get():
   return urlopen(url).read()
 return get

在上面的示例中，page ()函数实际上并不执行任何计算。相反，它只是创建并返回一个函数 get () ，该函数在调用 web 页面时获取页面内容。因此，在 get ()中执行的计算实际上被延迟到计算 get ()时程序中的某个后续点。例如:

>>> url1 = page("http://www.google.com")
>>> url2 = page("http://www.bing.com")
>>> url1
<function page.<locals>.get at 0x10a6054d0>
>>> url2
<function page.<locals>.get at 0x10a6055f0>

>>> gdata = url1()     # Fetches http://www.google.com
>>> bdata = url2()     # Fetches http://www.bing.com
>>>

可以找到闭包函数中包含的值。

所有函数对象都有一个 _closure_ 属性，如果它是一个闭包函数，那么这个属性将返回一组单元格对象。根据上面的例子，我们知道 url1和 url2是闭包函数。

>>> page.__closure__       # Returns None since not a closure
>>> url1.__closure__
(<cell at 0x10a5f1250: str object at 0x10a5f3120>,)

单元格对象具有存储关闭值的属性 cell_contents。

>>> url1.__closure__[0].cell_contents
'http://www.google.com'
>>> url2.__closure__[0].cell_contents
'http://www.bing.com'

四、总结

当嵌套函数引用其封闭范围中的值时，可以定义 Python 中的闭包。闭包提供了某种形式的数据隐藏。闭包还可以是一种高效的方法，可以在一系列函数调用之间保持状态。用 Python 创建一个闭包函数:

• 我们必须有一个嵌套的函数

• 嵌套函数必须引用封闭函数中定义的值

• 封闭函数必须返回嵌套函数

来源：https://blog.csdn.net/weixin_38739735/article/details/117393726