浅谈Python中的作用域规则和闭包
作者:wdc 发布时间:2021-03-20 10:00:38
在对Python中的闭包进行简单分析之前,我们先了解一下Python中的作用域规则。关于Python中作用域的详细知识,有很多的博文都进行了介绍。这里我们先从一个简单的例子入手。
Python中的作用域
假设在交互式命令行中定义如下的函数:
>>> a = 1
>>> def foo():
b = 2
c = 3
print "locals: %s" % locals()
return "result: %d" % (a + b +c)
>>> a = 1
>>> def foo():
b = 2
c = 3
print "locals: %s" % locals()
return "result: %d" % (a + b +c)
上述代码先给a赋值1,紧接着定义了一个函数:foo()。在函数foo()中我们定义了两个整数b和c,函数的返回值为a、b、c三个数的和。
对上述函数进行验证:
# result
>>> foo()
locals: {'c': 3, 'b': 2}
result: 6
# result
>>> foo()
locals: {'c': 3, 'b': 2}
result: 6
根据验证的结果,foo()函数的返回值为6。上述的函数定义中只有b和c两个变量的赋值,那调用函数是如何判断a的值呢?这涉及到函数的作用域规则。本文摘录《Python参考手册(第4版)》中的相关论述:
每次执行一个函数时, 就会创建心得局部命名空间。该命名空间代表一个局部环境,其中包含函数参数的名称和在函数体内赋值的变量名称。解析这些名称时:
解释器将首先搜索局部命名空间;
如果没有找到匹配的名称,它就会搜索全局命名空间(函数的全局命名空间始终是定义该函数的模块);
如果解释器在全局命名空间中也找不到匹配值,最终会检查内置命名空间;
如果在内置命名空间中也找不到匹配值,就会引发NameError异常。
对应于上面的例子,foo函数首先会在局部命名空间中找三个变量的匹配值。上述代码中的locals()方法给出了foo函数局部命名空间的内容。可以看出,局部命名空间是一个字典,包含b和c的值,这是因为我们在foo函数中定义了这两个变量。然而,局部命名空间中不包含a的值,所以就需要在全局命名空间中寻找。可以使用__globals__获取一个函数的局部命名空间。
# foo函数的全局命名空间
>>> foo.__globals__
{'a': 1, '__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__package__': None, '__name__': '__main__', 'foo': <function foo at 0x0000000004613518>, '__doc__': None}
# foo函数的全局命名空间
>>> foo.__globals__
{'a': 1, '__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__package__': None, '__name__': '__main__', 'foo': <function foo at 0x0000000004613518>, '__doc__': None}
foo函数的全局命名空间中包含了内置函数模块、foo函数、变量a以及其他的一些参数。由于在foo函数的全局命名空间中找到了变量a,foo函数便返回三个变量的和。
Python闭包
上述的Python作用域规则具有普遍性。然而,在Python中“一切皆对象”,函数也不例外。这也就是说可以把函数当作参数传递给其他的函数,也可以放在数据结构中,还可以作为函数的返回结果。在这种情况下,Python的作用域规则会发生什么变化呢?我们还是举一个例子:
>>> def foo():
a = 1
def bar():
b = 2
c = 3
return a + b + c
return bar
>>> def foo():
a = 1
def bar():
b = 2
c = 3
return a + b + c
return bar
在这个例子中,我们定义了一个函数foo,并对变量a赋值。不过与之前的例子不同的是,在函数foo中我们还嵌套了一个函数bar,并且还定义了两个变量,这个函数是作为函数foo的返回值。根据上面的作用域规则,函数foo的局部作用域既不是函数bar的局部作用域,也不是它的全局作用域,那函数bar能否正确匹配变量a的值呢?我们我们来验证一下这个函数是否能够正常运行。
# 调用函数foo()
>>> bar = foo()
# 返回值bar是一个函数
>>> bar
<function bar at 0x00000000045F3588>
# 调用bar()
>>> bar()
# 结果显示为三个变量之和
6
以上的验证结果说明,在上述嵌套的函数中,内部函数可以正确地引用外部函数的变量,即使外部的函数已经返回。
这种内部函数的局部作用域中可以访问外部函数局部作用域中变量的行为,我们称为: 闭包。内部函数可以访问外部函数变量的特点很像将外部函数的变量直接“打包”到内部函数中一样,我们也可以这样理解闭包:将组成函数的语句以及执行这些语句的环境“打包”在一起时得到的对象称为闭包。
和闭包相关的几个对象
为了了解闭包是怎么实现内部函数对外部函数变量的引用,还需要对闭包相关的几个对象进行介绍。关于这几个对象会涉及到Python的底层实现,本文中对此不加以详述,可以参考以下文章:
不过,为了直观地说明闭包的实现过程(不分析底层实现),这里先简单介绍以下code对象。code对象是指代码对象,表示编译成字节的的可执行Python代码,或者字节码。它有几个比较重要的属性:
co_name:函数的名称
co_nlocals: 函数使用的局部变量的个数
co_varnames: 一个包含局部变量名字的元组
co_cellvars: 是一个元组,包含嵌套的函数所引用的局部变量的名字
co_freevars: 是一个元组,保存使用了的外层作用域中的变量名
co_consts: 是一个包含字节码使用的字面量的元组
其中比较关键的是co_varnames和co_freevars两个属性。我们对上面的例子稍加修改:
Python
>>> def foo():
a = 1
b = 2
def bar():
return a + 1
def bar2():
return b + 2
return bar
>>> bar = foo()
# 外层函数
>>> foo.func_code.co_cellvars
('a', 'b')
>>> foo.func_code.co_freevars
()
# 内层嵌套函数
>>> bar.func_code.co_cellvars
()
>>> bar.func_code.co_freevars
('a',)
>>> def foo():
a = 1
b = 2
def bar():
return a + 1
def bar2():
return b + 2
return bar
>>> bar = foo()
# 外层函数
>>> foo.func_code.co_cellvars
('a', 'b')
>>> foo.func_code.co_freevars
()
# 内层嵌套函数
>>> bar.func_code.co_cellvars
()
>>> bar.func_code.co_freevars
('a',)
以上说明外层函数的code对象的co_cellvars保存了内部嵌套函数需要引用的变量的名字,而内层嵌套函数的code对象的co_freevars保存了需要引用外部函数作用域中的变量名字。具体来说,就是foo函数中嵌套了两个函数,它们都需要引用foo函数局部作用域中的变量,所以foo.func_code.co_cellvars便包含变量a和变量b的名称。而函数bar是foo的返回值,只引用了变量a,因此bar.func_code.co_freevars中便只包含变量a。
内部函数和外部函数的co_freevars、co_cellvars的对应关系,使得在函数编译过程中内部函数具有了一个闭包的特殊属性__closure__(底层中对此有相关实现)。__closure__属性是一个由cell对象组成的元组,包含了由多个作用域引用的变量。可以做以下验证:
>>> foo.__closure__ #None
# 内部函数bar对变量a的引用
>>> bar.__closure__
(<cell at 0x00000000044F6798: int object at 0x0000000003FA4B38>,)
# 内部函数bar引用的变量a的值
>>> bar.__closure__[0].cell_contents
1
本文简单讲解了PYTHON的闭包,作用域的基本知识,如果想详细了解,请在本站中查询Python中的作用域规则和闭包详解
猜你喜欢
- 前言PyCharm是一种Python 的IDE工具(集成开发环境),带有一整套可以帮助用户在使用Python语言开发时提高其效率的工具,内部
- 全选、全不选、反选这几个功能我们经常会用到,如我们可以用在文章列表管理页面,也可以用在音乐播放页面,使用全选我们可以很方便的进行批量操作,如
- 1.图像处理库import cv2 as cvfrom PIL import *常用的图像处理技术有图像读取,写入,绘图,图像色彩空间转换,
- 如下所示:coupon = models.ForeignKey("Coupon", on_delete=models.C
- 这篇文章主要介绍了Python assert关键字原理及实例解析,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值
- 你是否对获得MySQL改变字符集的实际操作感到十分头疼?不用急,以下的文章将会给你正确的解答方案,以下的文章主要是介绍获得MySQL改变字符
- 在php中判断一个文件或目录是否存在,大家通常都会想到is_file和file_exists两个函数。但这两个函数再判断一个远程url文件是
- 最近网上再度兴起了CSS布局和Table 布局的争论。我最初颇有些不以为然:我原以为CSS 布局的意义早已深入人心,却没想到还有这么多设计师
- 一个网站能切换不同的CSS风格大家应该都了解,像众所周知的腾讯在今年改版时也增加了切换皮肤的功能。根据时间自动调整站点风格是不错的想法,这种
- ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY COL1 ORDER BY COL2) 表示根据COL1分组,在分组内部根据
- 整理了一些JS的常用方法,包括验证啊,全选反选啊,ajax请求啊之类的,因为就是自己用的,写的都比较简单,就算抛砖引玉吧,喜欢的就拿去,不喜
- 在一开始接触PHP接触MYSQL的时候就听不少人说:“MySQL就跑跑一天几十万IP的小站还可以,要是几百万IP就不行了
- ACCESS数据库在用的过程中,经常不断的进行删除和增加记录的操作,会出现以下问题:1、可能会使Update语句更新失败,明明一条记录存在,
- 过程名:catch(str) 使用方法: 代码如下:on error resume next '你的代码,如数据库连接 call c
- 1:构图图形的层次感图形和元素之间的层次感,可以在干扰视觉的同时,突出自身所想体现的主题,这种表现方式往往是比较直接而且有效的方式。我们所说
- 1、说明tqdm是一个方便且易于扩展的Python进度条,可以在python执行长循环时在命令行界面实时地显示一个进度提示信息,包括执行进度
- 根据我最近的一些实践以及在和一些读者进行关于HTML表格的使用问题沟通之后,决定写这篇文章。总的来说,我注意到由于误导性信息,他们对于tab
- 版本:平台:ubuntu 14 / I5 / 4G内存python版本:python2.7opencv版本:2.13.4依赖:如果系统没有p
- 刚接触 Go 语言时,就听说有一个叫rune的数据类型,即使查阅过一些资料,对它的理解依旧比较模糊,加之对陌生事物的天然排斥,在之后很长一段
- 新建label与button,并设置位置(grid)import tkinter as tkroot = tk.Tk()label = tk