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41、Python闭包

在本教程中,您将了解Python闭包,如何定义闭包以及使用它的原因。

嵌套函数中的非局部变量

在了解闭包是什么之前,我们必须首先了解什么是嵌套函数和非局部变量。

在另一个函数内部定义的函数称为嵌套函数。嵌套函数可以访问封闭范围的变量。

在Python中,这些非本地变量默认情况下是只读的,我们必须将它们明确声明为非本地变量(使用nonlocal关键字)才能进行修改。

以下是访问非局部变量的嵌套函数的示例。

def print_msg(msg):
    # This is the outer enclosing function

    def printer():
        # This is the nested function
        print(msg)

    printer()

# We execute the function
# Output: Hello
print_msg("Hello")

输出

Hello

我们可以看到嵌套printer()函数能够访问非本地函数msg封闭函数的变量。


定义闭包函数

在上面的示例中,如果函数的最后一行print_msg()返回printer()函数而不是调用函数,将会发生什么?这意味着该函数的定义如下:

def print_msg(msg):
    # This is the outer enclosing function

    def printer():
        # This is the nested function
        print(msg)

    return printer  # returns the nested function


# Now let's try calling this function.
# Output: Hello
another = print_msg("Hello")
another()

输出

Hello

这很不寻常。

print_msg()使用字符串调用该函数"Hello",并将返回的函数绑定到该名称another()。在调用时another(),尽管我们已经完成了该print_msg()函数的执行,但仍然记得该消息。

这种将一些数据("Hello在这种情况下)附加到代码的技术在Python中称为闭包

即使变量超出范围或函数本身已从当前名称空间中删除,也将记住封闭范围中的该值。

尝试在Python Shell中运行以下命令以查看输出。

>>> del print_msg
>>> another()
Hello
>>> print_msg("Hello")
Traceback (most recent call last):
...
NameError: name 'print_msg' is not defined

在这里,即使删除原始功能,返回的功能仍然可以使用。


我们什么时候关闭?

从上面的示例可以看出,当嵌套函数在其封闭范围内引用一个值时,我们在Python中有一个封闭。

以下几点总结了在Python中创建闭包必须满足的条件。

  • 我们必须有一个嵌套函数(在函数内部的函数)。
  • 嵌套函数必须引用在封闭函数中定义的值。
  • 封闭函数必须返回嵌套函数。

何时使用闭包?

那么,闭包有什么好处呢?

闭包可以避免使用全局值,并提供某种形式的数据隐藏。它还可以为该问题提供面向对象的解决方案。

当在一个类中实现的方法很少(大多数情况下是一个方法)时,闭包可以提供一种替代的且更优雅的解决方案。但是,当属性和方法的数量变多时,最好实现一个类。

这是一个简单的示例,其中闭包可能比定义类和创建对象更可取。但是,偏好是您的全部。

def make_multiplier_of(n):
    def multiplier(x):
        return x * n
    return multiplier


# Multiplier of 3
times3 = make_multiplier_of(3)

# Multiplier of 5
times5 = make_multiplier_of(5)

# Output: 27
print(times3(9))

# Output: 15
print(times5(3))

# Output: 30
print(times5(times3(2)))

输出

27
15
30

Python装饰器也大量使用了闭包。

最后,最好指出可以发现封闭函数中包含的值。

所有函数对象都有一个__closure__属性,如果它是一个闭包函数,则该属性返回单元格对象的元组。参考上面的示例,我们知道times3并且times5是闭包函数。

>>> make_multiplier_of.__closure__
>>> times3.__closure__
(<cell at 0x0000000002D155B8: int object at 0x000000001E39B6E0>,)

单元格对象具有存储关闭值的属性cell_contents。

>>> times3.__closure__[0].cell_contents
3
>>> times5.__closure__[0].cell_contents
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