Python返回函數(shù)、閉包、裝飾器、偏函數(shù)怎么使用

今天小編給大家分享一下Python返回函數(shù)、閉包、裝飾器、偏函數(shù)怎么使用的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識(shí)，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來(lái)了解一下吧。

1.返回函數(shù)

高階函數(shù)除了可以接受函數(shù)作為參數(shù)外，還可以把函數(shù)作為結(jié)果值返回。我們?cè)诓僮骱瘮?shù)的時(shí)候，如果不需要立刻求和，而是在后面的代碼中，根據(jù)需要再計(jì)算
例如下面

# -*- coding: utf-8 -*-# python 全棧# author : a wei # 開發(fā)時(shí)間: 2022/6/23 22:41def sum_fun_a(*args):
    a = 0
    for n in args:
        a = a + n      
    return a

這是我不需要立即計(jì)算我的結(jié)果sum_fun方法，不返回求和的結(jié)果，而是返回求和的函數(shù)，例如下方

# -*- coding: utf-8 -*-# python 全棧# author : a wei # 開發(fā)時(shí)間: 2022/6/23 22:41def sum_fun_b(*args):
    def sum_a():
        a = 0
        for n in args:
            a = a + n        return a    return sum_a

當(dāng)我們調(diào)用 sum_fun_b() 時(shí)，返回的并不是求和結(jié)果，而是求和函數(shù) sum_a , 當(dāng)我們?cè)谡{(diào)sum_fun_b函數(shù)時(shí)將他賦值給變量

f1 = sum_fun_b(1, 2, 3, 4, 5)#  此時(shí)f為一個(gè)對(duì)象實(shí)例化，并不會(huì)直接生成值print(f1())  # 15f2 = sum_fun_b(1, 2, 3, 4, 5)f3 = sum_fun_b(1, 2, 3, 4, 5)print(f2, f3)<function sum_fun_b.<locals>.sum_a at 0x0000016E1E1EFD30> <function sum_fun_b.<locals>.sum_a at 0x0000016E1E1EF700>print(id(f2), id(f3))1899067537152 1899067538880

此時(shí)我們直接拿到的值就是15，那可以想一想，此時(shí) f = sum_a，那這里存在一個(gè)疑問(wèn)參數(shù)去哪里了？
而且我們看到創(chuàng)建的兩個(gè)方法相互不影響的，地址及值是不相同的

在函數(shù) sum_fun_b 中又定義了函數(shù) sum_a ，并且，內(nèi)部函數(shù) sum_a 可以引用外部函數(shù) sum_fun_b 的參數(shù)和局部變量，當(dāng) sum_fun_b 返回函數(shù) sum_a 時(shí)，而對(duì)應(yīng)的參數(shù)和變量都保存在返回的函數(shù)中，這里稱為 閉包 。

2.閉包

什么是閉包？
先看一段代碼

# 定義一個(gè)函數(shù)def fun_a(num_a):# 在函數(shù)內(nèi)部再定義?個(gè)函數(shù)# 并且這個(gè)內(nèi)部函數(shù)?到了外部的變量，這個(gè)函數(shù)以及?到外部函數(shù)的變量及參數(shù)叫 閉包
    def fun_b(num_b):
        print('內(nèi)嵌函數(shù)fun_b的參數(shù)是:%s,外部函數(shù)fun_a的參數(shù)是:%s' % (num_b, num_a))
        return num_a + num_b    
    # 這里返回的就是閉包的結(jié)果
    return fun_b# 給fun_a函數(shù)賦值，這個(gè)10就是傳參給fun_aret = fun_a(10)# 注意這里的10其實(shí)是賦值給fun_bprint(ret(10))# 注意這里的90其實(shí)是賦值給fun_bprint(ret(90))

運(yùn)行結(jié)果:

內(nèi)嵌函數(shù)fun_b的參數(shù)是:10,外部函數(shù)fun_a的參數(shù)是:1020內(nèi)嵌函數(shù)fun_b的參數(shù)是:90,外部函數(shù)fun_a的參數(shù)是:10100

此時(shí)，內(nèi)部函數(shù)對(duì)外部函數(shù)作?域?變量的引?（?全局變量），則稱內(nèi)部函數(shù)為閉包。

這里閉包需要有三個(gè)條件

"""
三個(gè)條件，缺一不可： 
1)必須有一個(gè)內(nèi)嵌函數(shù)(函數(shù)里定義的函數(shù)）——這對(duì)應(yīng)函數(shù)之間的嵌套 
2)內(nèi)嵌函數(shù)必須引用一個(gè)定義在閉合范圍內(nèi)(外部函數(shù)里)的變量——內(nèi)部函數(shù)引用外部變量
3)外部函數(shù)必須返回內(nèi)嵌函數(shù)——必須返回那個(gè)內(nèi)部函數(shù)
"""

"python# python交互環(huán)境編輯器 >>> def counter(start=0): 
	count = [start]
	def incr(): 
		count[0] += 1 
		return count[0] 
		return incr 
		
>>> c1 = counter(5)>>> print(c1()) 6>>> print(c1()) 7>>> c2=counter(50) >>> print(c2()) 51>>> print(c2()) >52>>>

當(dāng)一個(gè)函數(shù)在本地作用域找不到變量申明時(shí)會(huì)向外層函數(shù)尋找，這在函數(shù)閉包中很常見但是在本地作用域中使用的變量后，還想對(duì)此變量進(jìn)行更改賦值就會(huì)報(bào)錯(cuò)

def test(): 
	 count = 1 
	 def add(): 
		  print(count) 
		  count += 1 
	 return add 
a = test() a()

報(bào)錯(cuò)信息:

Traceback (most recent call last): ...... UnboundLocalError: local variable 'count' referenced before assignment

如果我在函數(shù)內(nèi)加一行nonlocal count就可解決這個(gè)問(wèn)題
代碼

# -*- coding: UTF-8 -*- # def test(): 
	 # count不是局部變量，介于全局變量和局部變量之間的一種變量，nonlocal標(biāo)識(shí)
	 count = 1 
	 def add(): 
		  nonlocal count 
		  print(count) 
		  count += 1 
		  return count 	 return add 

a = test() a() # 1 a() # 2

nonlocal聲明的變量不是局部變量,也不是全局變量,而是外部嵌套函數(shù)內(nèi)的變量。

如果從另一個(gè)角度來(lái)看我們給此函數(shù)增加了記錄函數(shù)狀態(tài)的功能。當(dāng)然，這也可以通過(guò)申明全局變量來(lái)實(shí)現(xiàn)增加函數(shù)狀態(tài)的功能。當(dāng)這樣會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：

1. 每次調(diào)用函數(shù)時(shí)，都得在全局作用域申明變量。別人調(diào)用函數(shù)時(shí)還得查看函數(shù)內(nèi)部代碼。 
3. 當(dāng)函數(shù)在多個(gè)地方被調(diào)用并且同時(shí)記錄著很多狀態(tài)時(shí)，會(huì)造成非常地混亂。

使用nonlocal的好處是，在為函數(shù)添加狀態(tài)時(shí)不用額外地添加全局變量，因此可以大量地調(diào)用此函數(shù)并同時(shí)記錄著多個(gè)函數(shù)狀態(tài)，每個(gè)函數(shù)都是獨(dú)立、獨(dú)特的。針對(duì)此項(xiàng)功能其實(shí)還個(gè)一個(gè)方法，就是使用類，通過(guò)定義__call__ 可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)實(shí)例上直接像函數(shù)一樣調(diào)用

代碼如下：

def line_conf(a, b): 
	def line(x): 
		return a * x + b 
		
	return line
	
line1 = line_conf(1, 1) line2 = line_conf(4, 5) print(line1(5)) 
	print(line2(5))

運(yùn)行結(jié)果為

625

從這段代碼中，函數(shù)line與變量a,b構(gòu)成閉包。在創(chuàng)建閉包的時(shí)候，我們通過(guò)line_conf的參數(shù)a,b說(shuō)明了這兩個(gè)變量的取值，這樣，我們就確定了函數(shù)的最終形式(y = x + 1和y = 4x + 5)。我們只需要變換參數(shù)a,b，就可以獲得不同的
直線表達(dá)函數(shù)。由此，我們可以看到，閉包也具有提?代碼可復(fù)?性的作?。如果沒(méi)有閉包，我們需要每次創(chuàng)建函數(shù)的時(shí)候同時(shí)說(shuō)明a,b,x。這樣，我們就需要更多的參數(shù)傳遞，也減少了代碼的可移植性。

1.閉包似優(yōu)化了變量，原來(lái)需要類對(duì)象完成的?作，閉包也可以完成 
2.由于閉包引?了外部函數(shù)的局部變量，則外部函數(shù)的局部變量沒(méi)有及時(shí)釋放，消耗內(nèi)存

但是還沒(méi)有結(jié)束，我們知道，函數(shù)內(nèi)部函數(shù)，引用外部函數(shù)參數(shù)或值，進(jìn)行內(nèi)部函數(shù)運(yùn)算執(zhí)行，并不是完全返回一個(gè)函數(shù)，也有可能是一個(gè)在外部函數(shù)的值，我們還需要知道返回的函數(shù)不會(huì)立刻執(zhí)行，而是直到調(diào)用了函數(shù)才會(huì)執(zhí)
行。

看代碼：

def fun_a(): 
	fun_list = [] 
	for i in range(1, 4): 
		def fun_b(): 
			return i * i 
			
			fun_list.append(fun_b) 
		return fun_list 
		
f1, f2, f3 = fun_a() print(f1(), f2(), f3())# 結(jié)果：9，9，9

這里創(chuàng)建了一個(gè)fun_a函數(shù)，外部函數(shù)的參數(shù)fun_list定義了一個(gè)列表，在進(jìn)行遍歷，循環(huán)函數(shù)fun_b，引用外部變量i 計(jì)算返回結(jié)果，加入列表，每次循環(huán)，都創(chuàng)建了一個(gè)新的函數(shù)，然后，把創(chuàng)建的3個(gè)函數(shù)都返回了

但是實(shí)際結(jié)果并不是我們想要的1,4,9,而是9，9，9，這是為什么呢？

這是因?yàn)椋祷氐暮瘮?shù)引用了變量 i ，但不是立刻執(zhí)行。等到3個(gè)函數(shù)都返回時(shí)，它們所引用的變量i已經(jīng)變成了3，每一個(gè)獨(dú)立的函數(shù)引用的對(duì)象是相同的變量，但是返回的值時(shí)候，3個(gè)函數(shù)都返回時(shí)，此時(shí)值已經(jīng)完整了運(yùn)算，并存儲(chǔ)，當(dāng)調(diào)用函數(shù)，產(chǎn)生值不會(huì)達(dá)成想要的，返回函數(shù)不要引用任何循環(huán)變量，或者將來(lái)會(huì)發(fā)生變化的變量，但是如果一定需要呢，如何修改這個(gè)函數(shù)呢？

我們把這里的i賦值給_就可以解決

def test3():
    func_list = []
    for i in range(1, 4):

        def test4(i_= i):
            return i_**2

        func_list.append(test4)
    return func_list


f1, f2, f3 = test3()print(f1(), f2(), f3())

可以再創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)，用該函數(shù)的參數(shù)綁定循環(huán)變量當(dāng)前的值，無(wú)論該循環(huán)變量后續(xù)如何更改，已綁定到函數(shù)參數(shù)的值不變，那我們就可以完成下面的代碼

# -*- coding: UTF-8 -*- # def fun_a(): 
	def fun_c(i): 
		def fun_b(): 
			return i * i 
			
		return fun_b 

	fun_list = [] 
	for i in range(1, 4): 
		# f(i)立刻被執(zhí)行，因此i的當(dāng)前值被傳入f() 
		fun_list.append(fun_c(i)) 
	return fun_list 


f1, f2, f3 = fun_a() print(f1(), f2(), f3()) # 1 4 9

3.裝飾器 wraps

什么是裝飾器？

看一段代碼：

# -*- coding: utf-8 -*-# python 全棧# author : a wei # 開發(fā)時(shí)間: 2022/6/24 17:03def eat():
    print('吃飯')def test1(func):
    def test2():
        print('做飯')
        
        func()
        
        print('洗碗')
    return test2


eat()  # 調(diào)用eat函數(shù)# 吃飯test1(eat)()# 做飯# 吃飯# 洗碗

由于函數(shù)也是一個(gè)對(duì)象，而且函數(shù)對(duì)象可以被賦值給變量，所以，通過(guò)變量也能調(diào)用該函數(shù)。也可以將函數(shù)賦值變量，做參傳入另一個(gè)函數(shù)。

1>什么是裝飾器

"""
裝飾器本質(zhì)上是一個(gè)Python函數(shù)，它可以讓其他函數(shù)在不需要做任何代碼變動(dòng)的前提下增加額外功能，裝飾器的返回值 也是一個(gè)函數(shù)對(duì)象。 
它經(jīng)常用于有以下場(chǎng)景，比如：插入日志、性能測(cè)試、事務(wù)處理、緩存、權(quán)限校驗(yàn)等場(chǎng)景。裝飾器是解決這類問(wèn)題的絕 佳設(shè)計(jì)
"""

裝飾器的作用就是為已經(jīng)存在的對(duì)象添加額外的功能
先看代碼：

# -*- coding: utf-8 -*-# python 全棧# author : a wei # 開發(fā)時(shí)間: 2022/6/24 17:03def test1(func):
    def test2():
        print('做飯')
        func()
        print('洗碗')
    return test2@test1  # 裝飾器def eat():
    print('吃飯')eat()# 做飯# 吃飯# 洗碗

我們沒(méi)有直接將eat函數(shù)作為參數(shù)傳入test1中，只是將test1函數(shù)以@方式裝飾在eat函數(shù)上。
也就是說(shuō)，被裝飾的函數(shù)，函數(shù)名作為參數(shù)，傳入到裝飾器函數(shù)上，不影響eat函數(shù)的功能，再此基礎(chǔ)上可以根據(jù)業(yè)務(wù)或者功能增加條件或者信息。

(注意：@在裝飾器這里是作為Python語(yǔ)法里面的語(yǔ)法糖寫法，用來(lái)做修飾。)

但是我們這里就存在一個(gè)問(wèn)題這里引入魔術(shù)方法 name 這是屬于 python 中的內(nèi)置類屬性，就是它會(huì)天生就存在與一個(gè) python 程序中，代表對(duì)應(yīng)程序名稱，一般一段程序作為主線運(yùn)行程序時(shí)其內(nèi)置名稱就是 main ,當(dāng)自己作為模塊被調(diào)用時(shí)就是自己的名字

代碼：

print(eat.__name__)# test2

這并不是我們想要的！輸出應(yīng)該是" eat"。這里的函數(shù)被test2替代了。它重寫了我們函數(shù)的名字和注釋文檔，那怎么阻止變化呢，Python提供functools模塊里面的wraps函數(shù)解決了問(wèn)題

代碼：

 -*- coding: utf-8 -*-
 from functools import wrapsdef test1(func):
    @wraps(func)
    def test2():
        print('做飯')
        func()
        print('洗碗')
    return test2@test1  # 裝飾器def eat():
    print('吃飯')eat()# 做飯# 吃飯# 洗碗print(eat.__name__)# eat

我們?cè)谘b飾器函數(shù)內(nèi)，作用eat的test2函數(shù)上也增加了一個(gè)裝飾器wraps還是帶參數(shù)的。
這個(gè)裝飾器的功能就是不改變使用裝飾器原有函數(shù)的結(jié)構(gòu)。

我們熟悉了操作，拿來(lái)熟悉一下具體的功能實(shí)現(xiàn)，我們可以寫一個(gè)打印日志的功能

# -*- coding: utf-8 -*-# python 全棧# author : a wei # 開發(fā)時(shí)間: 2022/6/24 17:42import timefrom functools import wrapsdef logger(func):
    @wraps(func)
    def write_log():
        print('[info]--時(shí)間:%s' % time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))
        func()
    return write_log@loggerdef work():
    print('我在工作')work()# [info]--時(shí)間:2022-06-24 17:52:11# 我在工作print(work.__name__)#work

2>帶參裝飾器

我們也看到裝飾器wraps也是帶參數(shù)的，那我們是不是也可以定義帶參數(shù)的裝飾器呢，我們可以使用一個(gè)函數(shù)來(lái)包裹裝飾器，調(diào)入這個(gè)參數(shù)。

# -*- coding: utf-8 -*-# python 全棧# author : a wei # 開發(fā)時(shí)間: 2022/6/24 17:42import timefrom functools import wrapsdef logs(func):
    @wraps(func)
    def write_log(*args, **kwargs):
        print('[info]--時(shí)間:%s' % time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))
        func(*args, **kwargs)
    return write_log@logsdef work():
    print('我在工作')@logsdef work2(name1, name2):
    print('%s和%s在工作' % (name1, name2))work2('張三', '李四')# [info]--時(shí)間:2022-06-24 18:04:04# 張三和李四在工作

3>函數(shù)做裝飾器

把日志寫入文件

# -*- coding: utf-8 -*-# python 全棧# author : a wei# 開發(fā)時(shí)間: 2022/6/20 0:06import timefrom functools import wrapsdef logger(file):
    def logs(fun):
        @wraps(fun)
        def write_log(*args, **kwargs):
            log = '[info] 時(shí)間是:%s' % time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
            print(log)
            with open(file, 'a+') as f:
                f.write(log)
            fun(*args, **kwargs)
        return write_log    return logs@logger('work.log')  # 使用裝飾器來(lái)給 work函數(shù)增加記錄日志的功能def work(name, name2):  # 1.當(dāng)前 work可能有多個(gè)參數(shù) 2.自定義日志文件的名字和位置，記錄日志級(jí)別
    print(f'{name}和{name2}在工作')work('張三', '李四')

終端輸出：

這里生成里work.log日志文件

里面記錄日志

這里我們將帶參數(shù)的帶入進(jìn)去根據(jù)代碼流程執(zhí)行生成了文件并將文件打印進(jìn)去現(xiàn)在我們有了能用于正式環(huán)境的logs裝飾器，但當(dāng)我們的應(yīng)用的某些部分還比較脆弱時(shí)，異常也許是需要更緊急關(guān)注的事情。

比方說(shuō)有時(shí)你只想打日志到一個(gè)文件。而有時(shí)你想把引起你注意的問(wèn)題發(fā)送到一個(gè)email，同時(shí)也保留
日志，留個(gè)記錄。

這是一個(gè)使用繼承的場(chǎng)景，但目前為止我們只看到過(guò)用來(lái)構(gòu)建裝飾器的函數(shù)。

4>類做裝飾器

# -*- coding: utf-8 -*-# python 全棧# author : a wei# 開發(fā)時(shí)間: 2022/6/20 0:06import timefrom functools import wraps# 不使用函數(shù)做裝飾器，使用類做裝飾器class Logs(object):
    def __init__(self, log_file='out.log', level='info'):
        # 初始化一個(gè)默認(rèn)文件和默認(rèn)日志級(jí)別
        self.log_file = log_file
        self.level = level    def __call__(self, fun):  # 定義裝飾器，需要一個(gè)接受函數(shù)
        @wraps(fun)
        def write_log(name, name2):
            log = '[%s] 時(shí)間是:%s' % (self.level, time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))
            print(log)
            with open(self.log_file, 'a+') as f:
                f.write(log)
            fun(name, name2)
        return write_log@Logs()  # 使用裝飾器來(lái)給 work函數(shù)增加記錄日志的功能def work(name, name2):  # 1.當(dāng)前 work可能有多個(gè)參數(shù) 2.自定義日志文件的名字和位置，記錄日志級(jí)別
    print(f'{name}和{name2}在工作')work('張三', '李四')  # 調(diào)用work函數(shù)

這個(gè)實(shí)現(xiàn)有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，在于比嵌套函數(shù)的方式更加整潔，而且包裹一個(gè)函數(shù)還是使用跟以前一樣的語(yǔ)法

4.偏函數(shù) partial

Python的 functools 模塊提供了很多有用的功能，其中一個(gè)就是偏函（Partial function）。要注意，這里的偏函數(shù)和數(shù)學(xué)意義上的偏函數(shù)不一樣。

在介紹函數(shù)參數(shù)的時(shí)候，我們講到，通過(guò)設(shè)定參數(shù)的默認(rèn)值，可以降低函數(shù)調(diào)用的難度。而偏函數(shù)也可以做到這一點(diǎn)。

例如：int() 函數(shù)可以把字符串轉(zhuǎn)換為整數(shù)，當(dāng)僅傳入字符串時(shí)， int() 函數(shù)默認(rèn)按十進(jìn)制轉(zhuǎn)換

>>> int('123') 123

但 int() 函數(shù)還提供額外的 base 參數(shù)，默認(rèn)值為 10 。如果傳入 base 參數(shù)，就可以做進(jìn)制的轉(zhuǎn)換

>>> int('12345', base=8) 5349 >>> int('12345', 16) 74565

如果要轉(zhuǎn)換大量的二進(jìn)制字符串，每次都傳入 int(x, base=2) 非常麻煩，于是，我們想到，可以定義一個(gè)int2() 的函數(shù)，默認(rèn)把 base=2 傳進(jìn)去：

代碼：

# 定一個(gè)轉(zhuǎn)換義函數(shù) >>> def int_1(num, base=2): 
		return int(num, base) 
		>>> int_1('1000000') 64>>> int_1('1010101') 85

把一個(gè)函數(shù)的某些參數(shù)給固定?。ㄒ簿褪窃O(shè)置默認(rèn)值），返回一個(gè)新的函數(shù)，調(diào)用這個(gè)新函數(shù)會(huì)更簡(jiǎn)單
繼續(xù)優(yōu)化，functools.partial 就是幫助我們創(chuàng)建一個(gè)偏函數(shù)的，不需要我們自己定義 int_1() ，可以直接使用下面的代碼創(chuàng) 建一個(gè)新的函數(shù) int_1

# 導(dǎo)入 >>> import functools 

# 偏函數(shù)處理 >>> int_2 = functools.partial(int, base=2) >>> int_2('1000000') 64>>> int_2('1010101') 85

理清了 functools.partial 的作用就是，把一個(gè)函數(shù)的某些參數(shù)給固定?。ㄒ簿褪窃O(shè)置默認(rèn)值），返回一個(gè)新的函數(shù)，調(diào)用這個(gè)新函數(shù)會(huì)更簡(jiǎn)單。

注意到上面的新的 int_2 函數(shù)，僅僅是把 base 參數(shù)重新設(shè)定默認(rèn)值為 2 ，但也可以在函數(shù)調(diào)用時(shí)傳入其他值實(shí)際上固定了int()函數(shù)的關(guān)鍵字參數(shù) base

int2('10010')

相當(dāng)于是：

kw = { base: 2 } int('10010', **kw)

當(dāng)函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)太多，需要簡(jiǎn)化時(shí)，使用 functools.partial 可以創(chuàng)建一個(gè)新的函數(shù)，這個(gè)新函數(shù)可以固定住原函數(shù)的部分參數(shù)，從而在調(diào)用時(shí)更簡(jiǎn)單

以上就是“Python返回函數(shù)、閉包、裝飾器、偏函數(shù)怎么使用”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家閱讀完這篇文章都有很大的收獲，小編每天都會(huì)為大家更新不同的知識(shí)，如果還想學(xué)習(xí)更多的知識(shí)，請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。