Python 中的闭包

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闭包定义:
 如果在一个内部函数里,对在外部作用于(但不是在全局作用域)的变量进行引用,那么内部函数就被认为是闭包

Python 中的闭包

原文出处: 田小计划

闭包(closure)是函数式编程的重要的语法结构,Python也支持这一特性,下面就开始介绍Python中的闭包。

首先看看闭包的概念: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,闭包是由函数和与其相关的引用环境组合而成的实体。

在开始介绍闭包之前先看看Python中的namespace。

Python中的namespace

Python中通过提供 namespace 来实现重名函数/方法、变量等信息的识别,其一共有三种 namespace,分别为:

  • local namespace: 作用范围为当前函数或者类方法
  • global namespace: 作用范围为当前模块
  • build-in namespace: 作用范围为所有模块

当函数/方法、变量等信息发生重名时,Python会按照 “local namespace -> global namespace -> build-in namespace”的顺序搜索用户所需元素,并且以第一个找到此元素的 namespace 为准。

同时,Python中的内建函数locals()和globals()可以用来查看不同namespace中定义的元素。

看一个例子:

Python

s = "string in global" num = 99 def numFunc(a, b): num = 100 print "print s in numFunc: ", s def addFunc(a, b): s = "string in addFunc" print "print s in addFunc: ", s print "print num in addFunc: ", num print "locals of addFunc: ", locals() print return "%d + %d = %d" %(a, b, a + b) print "locals of numFunc: ", locals() print return addFunc(a, b) numFunc(3, 6) print "globals: ", globals()

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s = "string in global"
num = 99
 
def numFunc ( a , b ) :
     num = 100
     print "print s in numFunc: " , s
 
     def addFunc ( a , b ) :
         s = "string in addFunc"
         print "print s in addFunc: " , s
         print "print num in addFunc: " , num
         print "locals of addFunc: " , locals ( )
         print
         return "%d + %d = %d" % ( a , b , a + b )
 
     print "locals of numFunc: " , locals ( )
     print
     return addFunc ( a , b )
 
numFunc ( 3 , 6 )     
print "globals: " , globals ( )

上面代码的结果为:

Python 中的闭包

代码中通过locals()和globals()获取了不同namespace中定义的元素,当在”numFunc”函数中访问s变量的时候,由于local namespace中没有定义s,所以会找到global中的s;但是,由于”addFunc”的local namespace中有s,所以可以直接使用。

Python创建闭包

下面通过一个例子一步一步分析一下Python如何实现闭包。

一个闭包的例子

下面看一个闭包的简单的例子,例子中定义了一个可以配置打招呼的函数”greeting_conf”,在这个函数中,内嵌了一个”greeting”的内嵌函数:

Python

def greeting_conf(prefix): def greeting(name): print prefix, name return greeting mGreeting = greeting_conf("Good Morning") mGreeting("Wilber") mGreeting("Will") print aGreeting = greeting_conf("Good Afternoon") aGreeting("Wilber") aGreeting("Will")

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def  greeting_conf ( prefix ) :
     def   greeting ( name ) :
         print   prefix , name
     return greeting
 
mGreeting = greeting_conf ( "Good Morning" )
mGreeting ( "Wilber" )
mGreeting ( "Will" )
 
print
 
aGreeting = greeting_conf ( "Good Afternoon" )     
aGreeting ( "Wilber" )
aGreeting ( "Will" )

代码的结果为:

Python 中的闭包

上面的代码有下面几个注意点:

  1. “greeting”函数访问了non-local的变量”prefix”,根据前面namespace的介绍,这点是完全合法的
  2. 变量”prefix”并没有随着函数的退出而销毁,反而是生命周期得到了延长

下面看看为什么变量”prefix”生命周期得到了延长?

__closure__属性

在Python中,函数对象有一个__closure__属性,我们可以通过这个属性看看闭包的一些细节。

Python

def greeting_conf(prefix): def greeting(name): print prefix, name return greeting mGreeting = greeting_conf("Good Morning") print dir(mGreeting) print mGreeting.__closure__ print type(mGreeting.__closure__[0]) print mGreeting.__closure__[0].cell_contents

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def greeting_conf ( prefix ) :
     def greeting ( name ) :
         print prefix , name
     return greeting
 
mGreeting = greeting_conf ( "Good Morning" )       
 
print dir ( mGreeting )
print mGreeting . __closure__
print type ( mGreeting . __closure__ [ 0 ] )
print mGreeting . __closure__ [ 0 ] . cell_contents

通过__closure__属性看到,它对应了一个tuple,tuple的内部包含了cell类型的对象。

对于这个例子,可以得到cell的值(内容)为”Good Morning”,也就是变量”prefix”的值。

Python 中的闭包

从这里可以看到闭包的原理,当内嵌函数引用了包含它的函数(enclosing function)中的变量后,这些变量会被保存在enclosing function的__closure__属性中,成为enclosing function本身的一部分;也就是说,这些变量的生命周期会和enclosing function一样。

闭包和函数

闭包只是在表现形式上跟函数类似,但实际上不是函数。

Python

def greeting_conf(prefix): def greeting(name): print prefix, name return greeting mGreeting = greeting_conf("Good Morning") print "function name is:", mGreeting.__name__ print "id of mGreeting is:", id(mGreeting) print aGreeting = greeting_conf("Good Afternoon") print "function name is:", aGreeting.__name__ print "id of aGreeting is:", id(aGreeting)

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def greeting_conf ( prefix ) :
     def greeting ( name ) :
         print prefix , name
     return greeting
 
mGreeting = greeting_conf ( "Good Morning" )       
print "function name is:" , mGreeting . __name__
print "id of mGreeting is:" , id ( mGreeting )
 
print
 
aGreeting = greeting_conf ( "Good Afternoon" )   
print "function name is:" , aGreeting . __name__
print "id of aGreeting is:" , id ( aGreeting )

从代码的结果中可以看到,闭包在运行时可以有多个实例,不同的引用环境(这里就是prefix变量)和相同的函数(这里就是greeting)组合可以产生不同的实例。

Python中怎么创建闭包

在Python中创建一个闭包可以归结为以下三点:

  • 闭包函数必须有内嵌函数
  • 内嵌函数需要引用该嵌套函数上一级namespace中的变量
  • 闭包函数必须返回内嵌函数

通过这三点,就可以创建一个闭包,是不是想到了上一篇中介绍的Python装饰器。没错,Python装饰器就是使用了闭包。

总结

本文介绍了如何通过Python创建一个闭包,以及Python创建的闭包是如何工作的。

本文转自 https://www.helloworld.net/redirect?target=https://blog.csdn.net/wokwn/article/details/79160854,如有侵权,请联系删除。

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