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

在深入了解什么是闭包之前，我们首先要了解什么是嵌套函数和非局部变量。

在另一个函数中定义的函数称为嵌套函数。嵌套函数可以访问封闭范围的变量。

在 Python 中，这些非局部变量默认是只读的，我们必须将它们显式声明为非局部（使用 nonlocal 关键字）才能修改它们。

下面是一个嵌套函数访问非局部变量的例子。

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

我们可以看到嵌套的 printer() 函数能够访问非本地 msg 封闭函数的变量。

定义一个闭包函数

在上面的例子中，如果函数的最后一行 print_msg() 返回 printer() 函数而不是调用它？这意味着函数定义如下：

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。

print_msg() 使用字符串 "Hello" 调用函数并且返回的函数绑定到名称 another .在调用 another() ，尽管我们已经完成了 print_msg() 的执行，但仍然记得该消息功能。

这种技术通过某些数据（"Hello 在这种情况下）附加到代码中称为 Python 中的闭包 .

即使变量超出范围或函数本身已从当前命名空间中删除，也会记住封闭范围内的这个值。

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，即使删除了原始函数，返回的函数仍然有效。

我们什么时候有闭包？

从上面的例子可以看出，当嵌套函数在其封闭范围内引用一个值时，我们在 Python 中有一个闭包。

在 Python 中创建闭包必须满足的条件总结为以下几点。

我们必须有一个嵌套函数（函数中的函数）。
嵌套函数必须引用在封闭函数中定义的值。
封闭函数必须返回嵌套函数。

什么时候使用闭包？

那么闭包有什么用呢？

闭包可以避免使用全局值并提供某种形式的数据隐藏。它还可以为问题提供面向对象的解决方案。

当一个类中要实现的方法很少（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越来越多时，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。但偏好全是你的。

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 装饰器也广泛使用闭包。

在结束语中，最好指出封闭函数中包含的值是可以找到的。

所有函数对象都有一个 __closure__ 如果它是闭包函数，则返回单元对象元组的属性。参考上面的例子，我们知道times3 和 times5 是闭包函数。

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

单元格对象有属性 cell_contents 存储闭合值。

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

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