Python系列之闭包

本文主要是介绍Python系列之闭包，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

什么是闭包

闭包(closure)是函数式编程的重要的语法结构。函数式编程是一种编程范式 (而面向过程编程和面向对象编程也都是编程范式)。在面向过程编程中，我们见到过函数(function)；在面向对象编程中，我们见过对象(object)。函数和对象的根本目的是以某种逻辑方式组织代码，并提高代码的可重复使用性(reusability)。闭包也是一种组织代码的结构，它同样提高了代码的可重复使用性。²

In conclusion here are the three criteria’s for a closure:¹
闭包有如下三个特点

There must be a nested function (a function inside another function).
必须有一个嵌套函数(一个函数在另一个函数中)
This nested function has to refer to a variable defined inside the enclosing function.
这个嵌套函数必须引用在封闭函数中定义的变量
The enclosing function must return the nested function.
封闭函数必须返回嵌套函数

闭包的案例

关于什么是闭包，看起来可能比较抽象，但是举个例子就很容易理解。

#闭包函数的实例
#function_outside是外部函数，msg是外函数的临时变量
def function_outside():msg = 'Hello'#function_inside是内函数def function_inside():#内函数中用到了外函数的临时变量return msg#外函数的返回值是内函数的引用return function_inside

function_outside是外部函数；在function_outside的内部，我们定义了一个function_inside，这个函数也被称为嵌套函数。符合第一个特点：必须有一个嵌套函数。

function_inside引用了function_outside函数中的临时变量msg。符合第二个特点：这个嵌套函数必须引用在封闭函数中定义的变量。

return function_inside 返回了嵌套函数。符合第三个特点：封闭函数必须返回嵌套函数。

我们称msg为function_inside的环境变量，虽然function_inside引用了msg，但msg并不是定义在function_inside中的变量，而是定义在外部函数中。

在一个外函数(function_outside)中定义了一个内函数(function_inide)，内函数里引用了外函数的变量(msg)，并且外函数的返回值是内函数的引用。这样就构成了一个闭包。

在Python中，环境变量取值被保存在函数对象的__closure__属性中。代码如下：

def function_outside():msg = 'Hello'def function_inside():return msgreturn function_insidemy_function = function_outside()
print(my_function.__closure__)
print(my_function.__closure__[0].cell_contents)

__closure__里包含了一个元组(tuple)。这个元组中的每个元素是cell类型的对象。我们看到第一个cell包含的就是字符串’hello’，也就是我们创建闭包时的环境变量msg的取值。

外函数的返回值是内函数的引用

关于这句话怎么理解？

当我们在python中定义一个函数def demo():的时候，内存中会分配一些空间，存下这个函数的代码、内部的变量等。

demo只不过是一个变量的名字，它里面存了这个函数所在位置的引用而已。我们还可以进行x = demo,y = demo，这样x和y都指向了demo函数所在的引用。

在这之后我们可以用x() 或者 y() 来调用我们自己创建的demo() ，调用的实际上根本就是一个函数，x、y和demo三个变量名存了同一个函数的引用。

有了上面的解释，我们再来看“外函数的返回值是内函数的引用“这句话，就比较好理解了。如下截图中，我们看见my_function的name返回的是function_inside这个函数的名称。

def function_outside():msg = 'Hello'def function_inside():return msgreturn function_insidemy_function = function_outside()
print(my_function.__name__)'''
运行结果：
function_inside
'''

使用闭包注意事项

闭包无法修改外包函数的局部变量

def function_outside():msg = 'Hello'def function_inside():msg = 'Hi'print('inner msg:',msg)print('msg before call inner:',msg)function_inside()print('msg after call inner:',msg)'''
运行结果：
msg before call inner: Hello
inner msg: Hi
msg after call inner: Hello
'''

从运行结果可以看出，虽然function_inside函数里面也定义了一个局部变量msg，但是不会改变外部函数中的局部变量msg

要修改也很简单，可以在内函数中用nonlocal关键字声明，表示这个变量不是内部函数的变量，需要向上一层变量空间找这个变量

def function_outside():msg = 'Hello'def function_inside():nonlocal msgmsg = 'Hi'print('inner msg:',msg)print('msg before call inner:',msg)function_inside()print('msg after call inner:',msg)

使用闭包的过程中，一旦外函数被调用一次返回了内函数的引用，虽然每次调用内函数，是开启一个函数执行过后消亡，但是闭包变量实际上只有一份，每次开启内函数都在使用同一份闭包变量

def outer(x):def inner(y):nonlocal xx += yreturn xreturn innera = outer(10)
print(a(1))
print(a(3))'''
运行结果：
11
14
'''

返回函数尽量不要引用循环变量或者会发生变化的变量

def outer():result_list = []for i in range(3):def inner():return i*iresult_list.append(inner)return result_listresult = outer()
for item in result:print(item())'''
运行结果：
4
4
4
'''

我们希望是返回0，1，4，但是结果确是4，4，4.原因就是当把函数加入result_list列表的时候，i还没有执行。等函数执行的时候，再去找i的值，这个时候i的值已经是2，所以结果是4，4，4

如果一定要引用循环变量怎么办？方法是用函数的参数绑定循环变量当前的值，无论该循环变量后续如何更改，已绑定到函数参数的值不变：

def outer():result_list = []for i in range(3):def inner(x = i):return x*xresult_list.append(inner)return result_listresult = outer()
for item in result:print(item())'''
运行结果：
0
1
4
'''