關於Python閉包機制的深入理解

本文以Python為例，深入淺出講解閉包；根據百度百科的解釋，閉包就是能夠讀取其他函數內部變數的函數，例如在JavaScript中，只有函數內部的子函數才能讀取局部變量，所以閉包可以理解成『定義在一個函數內部的函數』；在本質上，閉包是將函數內部和函數外部連接起來的橋樑

理解閉包的定義

定義：閉包（closure）是能夠讀取其它函數內部變數的函數

理解：根據分割語句分析，閉包是…函數，原來閉包是函數，再看細節部分，閉包是怎樣的函數，閉包還能夠讀取其它函數內部變量，換句話說，閉包函數可以獲取其它函數內部變量的資訊－這樣資訊就被封裝起來了，像一個包一樣，比較形象

實例：

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

#備註：閉包（closure）是詞法閉包（lexical closure）的簡稱，是函數式程式設計的重要的語法結構

---

Python的命名空間、作用域規則

在C 中，有個專門的關鍵字namespace（命名空間的英文）

#不扯C ，在Python中，存在四個命名空間：

1）local namespace：本地變數

##2）nonlocal namespace：巢狀函數中外層函數的變數（Python3.x）

3）global namespace：全域變數

4）build-in namespace：內建變數

#namespace是變數名稱到實際物件的一個映射，大部分namespace都是按Python中的字典來實現的

nonlocal關鍵字在Python3.0中被引入，使用這個關鍵字可以輕鬆的存取並修改巢狀函數的較外層變數（如果僅是存取而不修改可以不用nonlocal關鍵字）

如果修改外層變數卻不使用nonlocal關鍵字會報錯：

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
>>>

要修改外層變數就必須使用nonlocal關鍵字：

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

解釋：在averager函數中，count、total是自由變數（自由變數是指未在本地綁定的變數），自由變數往往是在一個作用域中聲明，並在另一個作用域中使用（例如上面的series、count、total）

那為什麼在『理解閉包的定義』的實例中，series變數雖然對於內層函數也是自由變量但是卻可以直接修改？這裡要區分開可變類型和不可變類型的『修改』的意義，series列表是可變序列，append()方法於在原地修改清單的值，這裡我們只用到了『列表可變』這一列表的特性，但是對於不可變的數字物件count、total，count = 1，這樣的操作其實產生了新的物件

#總是記住，自由變數只能引用不能修改（除非可變物件可以原地修改，事實上Python2.x中就是這樣實作閉包的），要修改就必須使用nonlocal關鍵字

---

閉包和lambda表達式

Python的lambda表達式

Python的lambda表達式就是匿名函數，二者可以劃等號

出於示範考慮，用for迴圈或Pythonic的列表推導是個不錯的選擇：

---

閉包與裝飾器

###############要在Python中實作自己的裝飾器（decorator），必須掌握的知識：1）閉包巢狀函數，2）nonlocal關鍵字（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

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

---

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

---

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

---

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：

---

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

以上是關於Python閉包機制的深入理解的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！