Python 閉包的使用方法

嵌套函數(shù)中的非局部變量

在進(jìn)入閉包之前，我們必須先了解一個(gè)嵌套函數(shù)和非局部變量。

在函數(shù)中定義另一個(gè)函數(shù)稱為嵌套函數(shù)。嵌套函數(shù)可以訪問包圍范圍內(nèi)的變量。

在Python中，這些非局部變量只能在默認(rèn)情況下讀取，我們必須將它們顯式地聲明為非局部變量(使用nonlocal關(guān)鍵字)才能進(jìn)行修改。

以下是訪問非局部變量的嵌套函數(shù)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")

可以看到嵌套函數(shù)printer()能夠訪問封閉函數(shù)的非局部變量msg。

定義閉包函數(shù)

在上面的例子中，如果函數(shù)print_msg()的最后一行返回printer()函數(shù)而不是調(diào)用它，會發(fā)生什么？ 如該函數(shù)定義如下 -

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

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

  return printer # this got changed

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

這樣是不尋常的。

print_msg()函數(shù)使用字符串“Hello”進(jìn)行調(diào)用，返回的函數(shù)被綁定到另一個(gè)名稱。 在調(diào)用another()時(shí)，盡管我們已經(jīng)完成了print_msg()函數(shù)的執(zhí)行，但仍然記住了這個(gè)消息。

一些數(shù)據(jù)(“Hello”)附加到代碼中的這種技術(shù)在Python中稱為閉包。

即使變量超出范圍或函數(shù)本身從當(dāng)前命名空間中刪除，也會記住封閉范圍內(nèi)的值。

嘗試在Python shell中運(yùn)行以下內(nèi)容以查看輸出。

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

什么時(shí)候閉包？

從上面的例子可以看出，當(dāng)嵌套函數(shù)引用其封閉范圍內(nèi)的值時(shí)，在Python中有使用了一個(gè)閉包。

在Python中創(chuàng)建閉包必須滿足的標(biāo)準(zhǔn)將在以下幾點(diǎn) -

• 必須有一個(gè)嵌套函數(shù)(函數(shù)內(nèi)部的函數(shù))。
• 嵌套函數(shù)必須引用封閉函數(shù)中定義的值。
• 閉包函數(shù)必須返回嵌套函數(shù)。
  

何時(shí)使用閉包？

那么閉包是什么好的？

閉包可以避免使用全局值并提供某種形式的數(shù)據(jù)隱藏。它還可以提供面向?qū)ο蟮慕鉀Q問題的解決方案。

當(dāng)在類中幾乎沒有方法(大多數(shù)情況下是一種方法)時(shí)，閉包可以提供一個(gè)替代的和更優(yōu)雅的解決方案。 但是當(dāng)屬性和方法的數(shù)量變大時(shí)，更好地實(shí)現(xiàn)一個(gè)類。

這是一個(gè)簡單的例子，其中閉包可能比定義類和創(chuàng)建對象更為優(yōu)先。

 
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)))

Python中的裝飾器也可以廣泛使用閉包。值得注意的是，可以找到封閉函數(shù)中包含的值。

所有函數(shù)對象都有一個(gè)__closure__屬性，如果它是一個(gè)閉包函數(shù)，它返回一個(gè)單元格對象的元組。 參考上面的例子，我們知道times3和times5是閉包函數(shù)。

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

單元格(cell)對象具有存儲閉合值的屬性：cell_contents。

>>> times3.__closure__[0].cell_contents
3
>>> times5.__closure__[0].cell_contents
5

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