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闭包(closure)是函数式编程的重要的语法结构。函数式编程是一种编程范式 (而面向过程编程和面向对象编程也都是编程范式)。在面向过程编程中,我们见到过函数(function);在面向对象编程中,我们见过对象(object)。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(reusability)。闭包也是一种组织代码的结构,它同样提高了代码的可重复使用性。
In conclusion here are the three criteria’s for a closure:
闭包有如下三个特点关于什么是闭包,看起来可能比较抽象,但是举个例子就很容易理解。
#闭包函数的实例#function_outside是外部函数,msg是外函数的临时变量def function_outside(): msg = 'Hello' #function_inside是内函数 def function_inside(): #内函数中用到了外函数的临时变量 return msg #外函数的返回值是内函数的引用 return function_inside
function_outside是外部函数;在function_outside的内部,我们定义了一个function_inside,这个函数也被称为嵌套函数。符合第一个特点:必须有一个嵌套函数。
function_inside引用了function_outside函数中的临时变量msg。符合第二个特点:这个嵌套函数必须引用在封闭函数中定义的变量。
return function_inside 返回了嵌套函数。符合第三个特点:封闭函数必须返回嵌套函数。
我们称msg为function_inside的环境变量,虽然function_inside引用了msg,但msg并不是定义在function_inside中的变量,而是定义在外部函数中。
在一个外函数(function_outside)中定义了一个内函数(function_inide),内函数里引用了外函数的变量(msg),并且外函数的返回值是内函数的引用。这样就构成了一个闭包。
def function_outside(): msg = 'Hello' def function_inside(): return msg return function_insidemy_function = function_outside()print(my_function.__closure__)print(my_function.__closure__[0].cell_contents)
__closure__里包含了一个元组(tuple)。这个元组中的每个元素是cell类型的对象。我们看到第一个cell包含的就是字符串’hello’,也就是我们创建闭包时的环境变量msg的取值。
关于这句话怎么理解?
当我们在python中定义一个函数def demo():的时候,内存中会分配一些空间,存下这个函数的代码、内部的变量等。
demo只不过是一个变量的名字,它里面存了这个函数所在位置的引用而已。我们还可以进行x = demo,y = demo,这样x和y都指向了demo函数所在的引用。
在这之后我们可以用x() 或者 y() 来调用我们自己创建的demo() ,调用的实际上根本就是一个函数,x、y和demo三个变量名存了同一个函数的引用。
有了上面的解释,我们再来看“外函数的返回值是内函数的引用“这句话,就比较好理解了。如下截图中,我们看见my_function的name返回的是function_inside这个函数的名称。
def function_outside(): msg = 'Hello' def function_inside(): return msg return function_insidemy_function = function_outside()print(my_function.__name__)'''运行结果:function_inside'''
def function_outside(): msg = 'Hello' def function_inside(): msg = 'Hi' print('inner msg:',msg) print('msg before call inner:',msg) function_inside() print('msg after call inner:',msg)'''运行结果:msg before call inner: Helloinner msg: Himsg after call inner: Hello'''
从运行结果可以看出,虽然function_inside函数里面也定义了一个局部变量msg,但是不会改变外部函数中的局部变量msg
要修改也很简单,可以在内函数中用nonlocal关键字声明,表示这个变量不是内部函数的变量,需要向上一层变量空间找这个变量
def function_outside(): msg = 'Hello' def function_inside(): nonlocal msg msg = 'Hi' print('inner msg:',msg) print('msg before call inner:',msg) function_inside() print('msg after call inner:',msg)
def outer(x): def inner(y): nonlocal x x += y return x return innera = outer(10)print(a(1))print(a(3))'''运行结果:1114'''
def outer(): result_list = [] for i in range(3): def inner(): return i*i result_list.append(inner) return result_listresult = outer()for item in result: print(item())'''运行结果:444'''
我们希望是返回0,1,4,但是结果确是4,4,4.原因就是当把函数加入result_list列表的时候,i还没有执行。等函数执行的时候,再去找i的值,这个时候i的值已经是2,所以结果是4,4,4
如果一定要引用循环变量怎么办?方法是用函数的参数绑定循环变量当前的值,无论该循环变量后续如何更改,已绑定到函数参数的值不变:
def outer(): result_list = [] for i in range(3): def inner(x = i): return x*x result_list.append(inner) return result_listresult = outer()for item in result: print(item())'''运行结果:014'''
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