Python のクロージャ メカニズムについての深い理解

この記事では、Python を例にクロージャを簡単に説明します。Baidu Encyclopedia によると、クロージャは他の関数の内部変数を読み取ることができる関数です。たとえば、JavaScript では、関数内のサブ関数のみが読み取ることができます。ローカル変数、つまりクロージャ パッケージは本質的に「関数内で定義された関数」として理解できます。クロージャは関数の内部と関数の外部を接続する橋です

クロージャの定義を理解する

定義：クロージャ（closure）は、他の関数の内部変数を読み取ることができる関数です

理解：分割ステートメント分析によれば、クロージャは...関数です。クロージャは関数であることがわかりました。クロージャとはどのような関数ですか? クロージャは他の関数の内部変数も読み取ることができます。このようにして、情報はパッケージのようにカプセル化され、より鮮明になります

例:

def make_averager():
    series = []    def averager(new_value):
        series.append(new_value)
        total = sum(series)        return total/len(series)    return averager

>>> avg = make_averager()>>> avg(10)10.0>>> avg(11)10.5>>> avg(12)11.0

備考: クロージャは字句クロージャの略称であり、関数型プログラミングの重要な文法構造です

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Pythonのスペースとスコープのルールの命名

C++には、特別なキーワードnamespace(英語のnamespace)がありますnamespace（命名空间的英文）

不扯C++，在Python中，存在四种命名空间：

1）local namespace：本地变量

2）nonlocal namespace：嵌套函数中外层函数的变量（Python3.x）

3）global namespace：全局变量

4）build-in namespace：内置变量

namespace是变量名到实际对象的一个映射，大部分namespace都是按Python中的字典来实现的

nonlocal关键字在Python3.0中被引入，使用这个关键字可以轻松的访问并修改嵌套函数的较外层变量（如果仅仅是访问而不修改可以不用nonlocal关键字）

如果修改外层变量却不使用nonlocal关键字会报错：

def make_averager():
    count = 0
    total = 0

    def averager(new_value):
        count += 1    # Same as: count = count + 1
        total += new_value        return total/count    return average

>>> avg = make_averager()
>>> avg(10)
Traceback (most recent call last):...UnboundLocalError: Local variable 'count' referened before assignment
>>>

要修改外层变量就必须使用nonlocal关键字：

def make_averager():
    count = 0
    total = 0

    def averager(new_value):
        nonlocal count, total    # Declaration of namespace.
        count += 1
        total += new_value        return total/count    return average

>>> avg = make_averager()>>> avg(10)10.0>>> avg(11)10.5>>> avg(12)12

解释：在averager函数中，count、total是自由变量（自由变量是指未在本地绑定的变量），自由变量往往是在一个作用域中声明，并在另一个作用域中使用（比如上面的series、count、total）

那为什么在『理解闭包的定义』的实例中，series变量虽然对于内层函数也是自由变量但是却可以直接修改？这里要区分开可变类型和不可变类型的『修改』的含义，series列表是可变序列，append()方法于在原地修改列表的值，这里我们只用到了『列表可变』这一列表的特性，但是对于不可变的数字对象count、total，count += 1

C++ について言及すると、Python には 4 つの名前空間があります:

1) ローカル名前空間: ローカル変数

2) 非ローカル名前空間: 外部入れ子関数内の関数 変数 (Python3。

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名前空間は、変数名の実際のオブジェクトへのマッピングです。ほとんどの名前空間は、Python では辞書として実装されます

nonlocal キーワードは Python で使用されます) 3.0 導入では、このキーワードを使用して、入れ子関数の外部変数に簡単にアクセスして変更します (アクセスするだけで変更しない場合は、nonlocal キーワードは必要ありません)

を使用せずに外部変数を変更する場合nonlocal キーワードはエラーを報告します:

""" Implement a decorator, which return the runtime of the program. """import timedef clock(func):
    def clocked(*args):
        t0 = time.pref_counter()
        result = func(*args)
        elapsed = time.pref_counter() - t0
        name = func.__name__
        arg_str = ', '.join(repr(arg) for arg in args)
        print('[%0.8fs] %s(%s) -> %r' %(elpased, name, arg_str, result))        return result    return clocked

def make_averager():
    series = []    def averager(new_value):
        series.append(new_value)
        total = sum(series)        return total/len(series)    return averager

外部変数を変更するには、nonlocal キーワードを使用する必要があります:

>>> avg = make_averager()>>> avg(10)10.0>>> avg(11)10.5>>> avg(12)11.0

def make_averager():
    count = 0
    total = 0

    def averager(new_value):
        count += 1    # Same as: count = count + 1
        total += new_value        return total/count    return average

: Averager 関数では、count と total は自由変数です (自由変数は、ローカルにバインドされていない変数を指します)。多くの場合、自由変数は 1 つのスコープで宣言され、別のスコープ。スコープ内で使用されます (上記の series、count、total など)

では、なぜ「クロージャの定義を理解する」の例では、series 変数も内部関数の自由変数であるにもかかわらず、直接変更できるのでしょうか？ここでは、変数型と不変型の「変更」の意味を区別する必要があります。系列リストは変数シーケンスであり、append() メソッドが配置されています。 ">リストの値を変更します。ここでは「リスト変数」機能のみを使用しますが、不変のデジタル オブジェクトの数については、合計、count += 1、このような操作は実際に新しいオブジェクトを生成します

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自由変数は参照のみ可能であり、変更できないことを常に覚えておいてください（Mutable オブジェクトが実際、これは Python 2 でクロージャが実装される方法です。

Python のラムダ式は匿名関数であり、この 2 つは等しい可能性があります

🎜🎜🎜 デモの目的で、for を使用します。ループまたは Python のリスト導出は良い選択です: 🎜🎜🎜🎜🎜🎜 Python で独自のデコレータを実装するには、習得する必要がある知識: 1) クロージャ + 入れ子関数、2) 非ローカル キーワード (Python3.x で導入)🎜🎜 🎜

""" Implement a decorator, which return the runtime of the program. """import timedef clock(func):
    def clocked(*args):
        t0 = time.pref_counter()
        result = func(*args)
        elapsed = time.pref_counter() - t0
        name = func.__name__
        arg_str = ', '.join(repr(arg) for arg in args)
        print('[%0.8fs] %s(%s) -> %r' %(elpased, name, arg_str, result))        return result    return clocked

本文以Python为例，深入浅出讲解闭包；根据百度百科的解释，闭包就是能够读取其他函数内部变量的函数，例如在JavaScript中，只有函数内部的子函数才能读取局部变量，所以闭包可以理解成『定义在一个函数内部的函数』；在本质上，闭包是将函数内部和函数外部连接起来的桥梁

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理解闭包的定义

定义：闭包（closure）是能够读取其它函数内部变量的函数

理解：根据拆分语句分析，闭包是……函数，原来闭包是函数，再看细节部分，闭包是怎样的函数，闭包还能够读取其它函数内部变量，换句话说，闭包函数可以获取其它函数内部变量的信息——这样信息就被封装起来了，像一个包一样，比较形象

实例：

def make_averager():
    series = []    def averager(new_value):
        series.append(new_value)
        total = sum(series)        return total/len(series)    return averager

>>> avg = make_averager()>>> avg(10)10.0>>> avg(11)10.5>>> avg(12)11.0

备注：闭包（closure）是词法闭包（lexical closure）的简称，是函数式编程的重要的语法结构

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Python的命名空间、作用域规则

在C++中，有个专门的关键字namespace（命名空间的英文）

不扯C++，在Python中，存在四种命名空间：

1）local namespace：本地变量

2）nonlocal namespace：嵌套函数中外层函数的变量（Python3.x）

3）global namespace：全局变量

4）build-in namespace：内置变量

namespace是变量名到实际对象的一个映射，大部分namespace都是按Python中的字典来实现的

nonlocal关键字在Python3.0中被引入，使用这个关键字可以轻松的访问并修改嵌套函数的较外层变量（如果仅仅是访问而不修改可以不用nonlocal关键字）

如果修改外层变量却不使用nonlocal关键字会报错：

def make_averager():
    count = 0
    total = 0

    def averager(new_value):
        count += 1    # Same as: count = count + 1
        total += new_value        return total/count    return average

>>> avg = make_averager()
>>> avg(10)
Traceback (most recent call last):...UnboundLocalError: Local variable 'count' referened before assignment
>>>

要修改外层变量就必须使用nonlocal关键字：

def make_averager():
    count = 0
    total = 0

    def averager(new_value):
        nonlocal count, total    # Declaration of namespace.
        count += 1
        total += new_value        return total/count    return average

>>> avg = make_averager()>>> avg(10)10.0>>> avg(11)10.5>>> avg(12)12

解释：在averager函数中，count、total是自由变量（自由变量是指未在本地绑定的变量），自由变量往往是在一个作用域中声明，并在另一个作用域中使用（比如上面的series、count、total）

那为什么在『理解闭包的定义』的实例中，series变量虽然对于内层函数也是自由变量但是却可以直接修改？这里要区分开可变类型和不可变类型的『修改』的含义，series列表是可变序列，append()方法于在原地修改列表的值，这里我们只用到了『列表可变』这一列表的特性，但是对于不可变的数字对象count、total，count += 1，这样的操作实际上生成了新的对象

始终记住，自由变量只能引用不能修改（除非可变对象可以原地修改，事实上Python2.x中就是这样实现闭包的），要修改就必须使用nonlocal关键字

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闭包和lambda表达式

Python的lambda表达式就是匿名函数，二者可以划等号

出于演示考虑，用for循环或者Pythonic的列表推导是个不错的选择：

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闭包和装饰器

要在Python中实现自己的装饰器（decorator），必须掌握的知识：1）闭包+嵌套函数，2）nonlocal关键字（Python3.x引入）

""" Implement a decorator, which return the runtime of the program. """import timedef clock(func):
    def clocked(*args):
        t0 = time.pref_counter()
        result = func(*args)
        elapsed = time.pref_counter() - t0
        name = func.__name__
        arg_str = ', '.join(repr(arg) for arg in args)
        print('[%0.8fs] %s(%s) -> %r' %(elpased, name, arg_str, result))        return result    return clocked

以上がPython のクロージャ メカニズムについての深い理解の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。