基于Python函数的作用域规则和闭包(详解)
作者:再见紫罗兰 发布时间:2023-09-03 09:00:28
作用域规则
命名空间是从名称到对象的映射,Python中主要是通过字典实现的,主要有以下几个命名空间:
内置命名空间,包含一些内置函数和内置异常的名称,在Python解释器启动时创建,一直保存到解释器退出。内置命名实际上存在于一个叫__builtins__的模块中,可以通过globals()['__builtins__'].__dict__查看其中的内置函数和内置异常。
全局命名空间,在读入函数所在的模块时创建,通常情况下,模块命名空间也会一直保存到解释器退出。可以通过内置函数globals()查看。
局部命名空间,在函数调用时创建,其中包含函数参数的名称和函数体内赋值的变量名称。在函数返回或者引发了一个函数内部没有处理的异常时删除,每个递归调用有它们自己的局部命名空间。可以通过内置函数locals()查看。
python解析变量名的时候,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。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。如果仍然找不到,就会引发NameError异常。
不同命名空间内的名称绝对没有任何关系,比如:
a = 42
def foo():
a = 13
print "globals: %s" % globals()
print "locals: %s" % locals()
return a
foo()
print "a: %d" % a
结果:
globals: {'a': 42, '__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__file__': 'C:\\Users\\h\\Desktop\\test4.py', '__package__': None, '__name__': '__main__', 'foo': <function foo at 0x0000000002C17AC8>, '__doc__': None}
locals: {'a': 13}
a: 42
可见在函数中对变量a赋值会在局部作用域中创建一个新的局部变量a,外部具有相同命名的那个全局变量a不会改变。
在Python中赋值操作总是在最里层的作用域,赋值不会复制数据,只是将命名绑定到对象。删除也是如此,比如在函数中运行del a,也只是从局部命名空间中删除局部变量a,全局变量a不会发生任何改变。
如果使用局部变量时还没有给它赋值,就会引发UnboundLocalError异常:
a = 42
def foo():
a += 1
return a
foo()
上述函数中定义了一个局部变量a,赋值语句a += 1会尝试在a赋值之前读取它的值,但全局变量a是不会给局部变量a赋值的。
要想在局部命名空间中对全局变量进行操作,可以使用global语句,global语句明确地将变量声明为属于全局命名空间:
a = 42
def foo():
global a
a = 13
print "globals: %s" % globals()
print "locals: %s" % locals()
return a
foo()
print "a: %d" % a
输出:
globals: {'a': 13, '__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__file__': 'C:\\Users\\h\\Desktop\\test4.py', '__package__': None, '__name__': '__main__', 'foo': <function foo at 0x0000000002B87AC8>, '__doc__': None}
locals: {}
a: 13
可见全局变量a发生了改变。
Python支持嵌套函数(闭包),但python 2只支持在最里层的作用域和全局命名空间中给变量重新赋值,内部函数是不可以对外部函数中的局部变量重新赋值的,比如:
def countdown(start):
n = start
def display():
print n
def decrement():
n -= 1
while n > 0:
display()
decrement()
countdown(10)
运行会报UnboundLocalError异常,python 2中,解决这个问题的方法是把变量放到列表或字典中:
def countdown(start):
alist = []
alist.append(start)
def display():
print alist[0]
def decrement():
alist[0] -= 1
while alist[0] > 0:
display()
decrement()
countdown(10)
在python 3中可以使用nonlocal语句解决这个问题,nonlocal语句会搜索当前调用栈中的下一层函数的定义。:
def countdown(start):
n = start
def display():
print n
def decrement():
nonlocal n
n -= 1
while n > 0:
display()
decrement()
countdown(10)
闭包
闭包(closure)是函数式编程的重要的语法结构,Python也支持这一特性,举例一个嵌套函数:
def foo():
x = 12
def bar():
print x
return bar
foo()()
输出:12
可以看到内嵌函数可以访问外部函数定义的作用域中的变量,事实上内嵌函数解析名称时首先检查局部作用域,然后从最内层调用函数的作用域开始,搜索所有调用函数的作用域,它们包含非局部但也非全局的命名。
组成函数的语句和语句的执行环境打包在一起,得到的对象就称为闭包。在嵌套函数中,闭包将捕捉内部函数执行所需要的整个环境。
python函数的code对象,或者说字节码中有两个和闭包有关的对象:
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
再看下上面的嵌套函数:
>>> def foo():
x = 12
def bar():
return x
return bar
>>> foo.func_code.co_cellvars
('x',)
>>> bar = foo()
>>> bar.func_code.co_freevars
('x',)
可以看出外层函数的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。
在函数编译过程中内部函数会有一个闭包的特殊属性__closure__(func_closure)。__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:
>>> bar.func_closure
(<cell at 0x0000000003512C78: int object at 0x0000000000645D80>,)
若要查看闭包中变量的内容:
>>> bar.func_closure[0].cell_contents
12
如果内部函数中不包含对外部函数变量的引用时,__closure__属性是不存在的:
>>> def foo():
x = 12
def bar():
pass
return bar
>>> bar = foo()
>>> print bar.func_closure
None
当把函数当作对象传递给另外一个函数做参数时,再结合闭包和嵌套函数,然后返回一个函数当做返回结果,就是python装饰器的应用啦。
延迟绑定
需要注意的一点是,python函数的作用域是由代码决定的,也就是静态的,但它们的使用是动态的,是在执行时确定的。
>>> def foo(n):
return n * i
>>> fs = [foo for i in range(4)]
>>> print fs[0](1)
当你期待结果是0的时候,结果却是3。
这是因为只有在函数foo被执行的时候才会搜索变量i的值, 由于循环已结束, i指向最终值3, 所以都会得到相同的结果。
在闭包中也存在相同的问题:
def foo():
fs = []
for i in range(4):
fs.append(lambda x: x*i)
return fs
for f in foo():
print f(1)
返回:
解决方法,一个是为函数参数设置默认值:
>>> fs = [lambda x, i=i: x * i for i in range(4)]
>>> for f in fs:
print f(1)
另外就是使用闭包了:
>>> def foo(i):
return lambda x: x * i
>>> fs = [foo(i) for i in range(4)]
>>> for f in fs:
print f(1)
或者:
>>> for f in map(lambda i: lambda x: i*x, range(4)):
print f(1)
使用闭包就很类似于偏函数了,也可以使用偏函数:
>>> fs = [functools.partial(lambda x, i: x * i, i) for i in range(4)]
>>> for f in fs:
print f(1)
这样自由变量i都会优先绑定到闭包函数上。
来源:http://www.cnblogs.com/linxiyue/archive/2017/11/29/7911916.html
猜你喜欢
- 在“按需加载”的需求中,我们经常会判断当脚本加载完成时,返回一个回调函数,那如何去判断脚本的加载完成呢?我们可以对加载的 JS 对象使用 o
- 在使用柱状图时,经常遇到需要多组数据进行比较的情况。绘制单个数据系列的柱形图比较简单,多组数据柱状图绘制的关键有三点:多次调用bar()函数
- 前言wx.gird.Gird是实现类似excel表格的库,扩展面很广,本文讲述它添加按钮,按钮响应的内容实现效果图如下:本文基于wxPyth
- 为了检验自己前期对机器学习中线性回归部分的掌握程度并找出自己在学习中存在的问题,我使用C语言简单实现了单变量简单线性回归。本文对自己使用C语
- (1)安装Jpype 用Python调用jar包需要安装jpype扩展,在Ubuntu上可以直接使用apt-get安装jpype扩展$ su
- 先来看看什么是书签查找: 当优化器所选择的非聚簇索引只包含查询请求的一部分字段时,就需要一个查找(lookup)来检索其他字段来满足请求。对
- 目录瞎比比与 print 相比 logging 有什么优势?基础用法保存到文件多模块使用 logging使用配置文件配置 logging瞎比
- 常用的消息摘要算法有MD5和SHA,这些算法在python和go的库中都有,需要时候调用下就OK了,这里总结下python和go的实现。一、
- 在Python中处理异常使用的是try-except代码块,try-except代码块放入让python执行的操作,同时告诉python程序
- 目录什么是CSV文件及其用途?为什么使用CSV文件格式?Python CSV模块CSV模块功能Python中CSV文件的操作在Python中
- 打算学习 Python 来做数据分析的你,是不是在开始时就遇到各种麻烦呢?到底该装 Python2 呢还是 Python3 ?为什么安装 P
- 本文实例讲述了Python中函数的参数定义和可变参数用法。分享给大家供大家参考。具体如下:刚学用Python的时候,特别是看一些库的源码时,
- python中的数字类型工具python中为更高级的工作提供很多高级数字编程支持和对象,其中数字类型的完整工具包括:1.整数与浮点型,2.复
- 先来说eval的用法,内容比较简单,熟悉的可以跳过。eval函数接收一个参数s,如果s不是字符串,则直接返回s。否则执行s语句。如果s语句执
- 概要在前面章节我们为主页定义了一个简单的模板,部分尚未实现的模块如用户或帖子等使用模拟的对象作为临时占位。本章我们将看到如何利用
- 1. 欧几里德算法欧几里德算法又称辗转相除法, 用于计算两个整数a, b的最大公约数。其计算原理依赖于下面的定理:定理: gcd(a, b)
- 视图是 MTV 设计模式中的 V 层,它是实现业务逻辑的关键层,可以用来连接 M 层与 T 层,起着纽带般的作用,在《Django MTV和
- Go pongo2 教程展示了如何使用 pongo2 模板引擎在 Golang 中使用模板。模板引擎是一个库,旨在将模板与数据结合起来以生成
- 首先创建一个表Use Test;Create Table TableTest(`ID` mediumint(8) default '
- 环境ubuntu 12.04 LTSpython 2.7.3opencv 2.3.1-7安装依赖sudo apt-get install l