Python閉包怎么掌握

這篇文章主要講解了“Python閉包怎么掌握”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“Python閉包怎么掌握”吧！

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個問題來一步一步認識閉包。

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，諸如嵌套函數(shù)、變量的作用域等概念

作用域

作用域是程序運行時變量可被訪問的范圍，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()

對于嵌套函數(shù)，它可以訪問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。

那么有沒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得到呢？答案是閉包

什么是閉包

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

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)中的局部變量僅在函數(shù)的執(zhí)行期間可用，一旦 print_msg() 執(zhí)行過后，我們會認為 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)外被訪問成為可能。

看完這個例子，我們再來定義閉包，維基百科上的解釋是:

在計算機科學(xué)中，閉包（Closure）是詞法閉包（Lexical Closure）的簡稱，是引用了自由變量的函數(shù)。這個被引用的自由變量將和這個函數(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，有另一種說法認為閉包是由函數(shù)和與其相關(guān)的引用環(huán)境組合而成的實體。

這里的 another 就是一個閉包，閉包本質(zhì)上是一個函數(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，哪里可以訪問到這個包裹，哪里就可以訪問到這個自由變量。

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。這一點與面向?qū)ο缶幊淌欠浅ｎ愃频?，在面對象編程中，對象允許我們將某些數(shù)據(jù)（對象的屬性）與一個或者多個方法相關(guān)聯(lián)。

一般來說，當對象中只有一個方法時，這時使用閉包是更好的選擇。來看一個例子：

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

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

這比用類來實現(xiàn)更優(yōu)雅，此外裝飾器也是基于閉包的一中應(yīng)用場景。

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

>>> adder.__closure__
>>> adder5.__closure__
(<cell at 0x103075910: int object at 0x7fd251604518>,)
>>> 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)之外被訪問的原因的，因為它存儲在了閉包的 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)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對Python閉包怎么掌握這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點的文章，歡迎關(guān)注！