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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

在了解什么是闭包之前,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。 嵌套函数可以访问定义范围的变量。

在 Python 中,默认情况下,这些非局部变量是只读的,我们必须将它们明确声明为非局部变量(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()函数能够访问外层函数的非本地msg变量。


定义闭包函数

在上面的示例中,如果函数print_msg()的最后一行返回了printer()函数而不是调用它,将会发生什么情况? 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。

用字符串"Hello"调用print_msg()函数,并将返回的函数绑定到名称another上。 调用another()时,尽管我们已经完成了print_msg()函数的执行,但仍会记住该消息。

这种将某些数据(在这种情况下为"Hello)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,也将记住定义范围中的该值。

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,即使删除原始函数,返回的函数仍然可以使用。


什么时候拥有闭包?

从上面的示例可以看出,当嵌套函数在其定义范围内引用一个值时,在 Python 中会有一个闭包。

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(函数在函数内部)。
  • 嵌套函数必须引用在外层函数中定义的值。
  • 外层函数必须返回嵌套函数。

什么时候使用闭包?

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,闭包可以提供另一种更优雅的解决方案。 但是,当属性和方法的数量变大时,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 装饰器也广泛使用了闭包。

最后,最好指出可以发现外层函数中包含的值。

所有函数对象都具有__closure__属性,如果它是闭包函数,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times3times5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
5
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