Python闭包

2015年3月21日 发表评论 阅读评论

什么是闭包?

借用维基上解释:在计算机科学中,闭包(Closure)是词法闭包(Lexical Closure)的简称,是引用了自由变量的函数。这个被引用的自由变量将和这个函数一同存在,即使已经离开了创造它的环境也不例外。所以,有另一种说法认为闭包是由函数和与其相关的引用环境组合而成的实体。闭包在运行时可以有多个实例,不同的引用环境和相同的函数组合可以产生不同的实例。

好吧,看了这段定义的确不是还不能立即理解闭包到底是什么。不过,闭包并不是很难理解,往下看几个小例子就能明确它到底是什么了。

前提介绍:

在了解闭包前,我们需要了解python语法中变量的作用范围(对理解后面的闭包的例子有帮助)。Python从语法上支持多个函数嵌套。在python现有的(2.1版本后)嵌套规则下,嵌套函数可以访问全局作用域自己本身的作用域以及自己之上的函数的局部作用域。如(来自python核心编程一书):

变量范围例一:

x = 1
def foo():
	y = 2
	def bar():
		z = 3
		print x + y + z
	bar()
foo()

结果为输出:6

解释:

也就是bar()函数能够访问全局变量x,自己的局部作用域z,并且还能访问嵌套自己的foo()函数的局部变量y。

接着,我们还需要知道在python2.x中,里层函数虽然能够访问外层函数的变量,但是却不能对其赋值。我们对例一稍作修改:

变量范围例二:

x = 1
def foo():
	y = 2
	def bar():
		z = 3
		y += 1
		print x + y + z
	bar()
foo()

结果:此时运行将报错“ UnboundLocalError: local variable 'y' referenced before assignment ”。

这个错误的意思是说本地变量y在引用前没有被定义。这是因为在里层函数里对变量进行赋值时,python将认为这个变量是本地的,所以如果有修改变量的值就会变成局部变量(当然如果没有修改,那么python将先在自己定义的范围内查找,如果没有则去外层查找,这样就知道了y是个外层的变量)。

这在python 3.x中可以使用nonlocal来解决,nonlocal关键字是用来在函数或其他作用域中使用外层(非全局)变量的。

了解了python中的变量作用域后,我们来看几个闭包的例子(来自python核心编程一书):

闭包例一:

def counter(start_at=0):
	count = [start_at]
	def incr():
		count[0] += 1
		return count[0]
	return incr

结果:

>>> count = counter(5)
>>> print count()
6
>>> print count()
7
>>> count2 = counter(100)
>>> print count2()
101

解释:

在counter函数中,我们定义了一个incr函数,incr函数的作用就是将count[0]的值加一,counter函数返回incr函数。注意,要知道,python中一切阶对象,函数也是可以作为函数对象进行传递和返回的。

当我们执行count = counter(5)时,count就被赋予了incr这个函数对象,也就说可以调用count就相当于调用incr函数。另外,我们给counter函数一个参数5,那么count[0]的初始值就为5了,把这个返回来的给定了参数的函数对象赋值给了count,那么每次调用count就会执行count[0]加一,并且返回count[0]的值。

综上,我们可以看出,counter()函数通过不同的参数,得到的函数对象是不一样的,也就是说,我们能够通过这种形式将函数和一个参数绑定在一起赋值给一个对象,然后再通过这个对象进行相关的操作。

注意:这里不能将counter()中的count由列表换成单一变量,否则会报UnboundLocalError错误(前提介绍有说明为什么),但是列表可以。

闭包例二:

def xy_add(x):
	def adding(y):
		#根据前面的函数嵌套变量作用域介绍,你应该知道adding()中可以访问x
		return x + y
	return adding

结果:

>>> myadd = xy_add(3)
>>> print myadd(4)
7
>>> print myadd(3)
6

解释:

xy_add()函数将范围其嵌套的adding函数对象,当我们给定xy_add()函数参数时,比如给定xi了,并将这个参数下返回的函数对象赋值给myadd后,myadd就是一个带有特定参数的函数,通过调用myadd(yi),我们就能得到任何一个xi与yi的相加之和。

意义和作用:

说实话,我初学python,还没怎么用过闭包,javascript中倒是用过,不过印象已经不深了。这里摘录在网上其他人的看法。

1> 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。闭包也是一种组织代码的结构,它同样提高的代码的可重复使用性。出处。

2> 当闭包执行完后,仍然能够保持住当前的运行环境。比如控制棋子运动过程中,闭包可以利用上一次的棋子坐标进行运算。出处。

3> 闭包可以根据外部作用域的局部变量来得到不同的结果,这有点像一种类似配置功能的作用,我们可以修改外部的变量,闭包根据这个变量展现出不同的功能。比如有时我们需要对某些文件的特殊行进行分析,先要提取出这些特殊行。出处。

4> 利于并行运算,类比装饰器作用等等。




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