Was sind die grundlegenden Verwendungszwecke von Abschlüssen in Python?

Was ist ein Abschluss? Ein Abschluss ist eine Funktion, die innerhalb einer anderen Funktion definiert ist und auf Variablen im Gültigkeitsbereich der Funktion zugreifen kann, selbst wenn die Ausführung der Funktion abgeschlossen ist und zerstört wurde. Mit anderen Worten, ein Abschluss ist eine Kombination aus einer Funktion und ihrer Umgebung.

Einfach ausgedrückt ist der Abschluss eine spezielle Form einer Funktion, die von außerhalb der Funktion auf Variablen innerhalb der Funktion zugreifen kann, diese Variablen jedoch nach Ausführung der Funktion nicht zerstört werden. In Python können Abschlüsse verwendet werden, um modularen, wiederverwendbaren Code zu erstellen.

Abschlüsse in Python

Funktionen in Python sind erstklassige Objekte, das heißt, sie können wie andere Objekte übergeben, referenziert, zurückgegeben und zugewiesen werden. In Python können Abschlüsse durch Funktionsverschachtelung implementiert werden.

Hier ist ein einfaches Beispiel, das zeigt, wie man einen Abschluss erstellt:

def outer_function(x): 
    def inner_function(y): 
        return x + y 
    return inner_function 
    
closure = outer_function(10)
print(closure(5))

In diesem Beispiel ist outer_function eine Funktion, die einen Parameter x akzeptiert und eine Funktion zurückgibt inner_function. inner_function ist auch eine Funktion, die einen Parameter y akzeptiert und die Summe von x und y zurückgibt.

In der letzten Codezeile erstellen wir einen Abschluss closure und übergeben den Rückgabewert von outer_function(10) (also inner_function). ) ist ihm zugeordnet. Dann rufen wir die Funktion closure auf, übergeben den Parameter 5 und geben den Rückgabewert 15 aus. In diesem Beispiel ist der Wert von x 10, da der Parameter, den wir an outer_function übergeben haben, 10 ist. outer_function是一个函数，它接受一个参数x，并返回一个函数inner_function。inner_function也是一个函数，它接受一个参数y，并返回x和y的和。

在最后一行代码中，我们创建了一个闭包closure，并将outer_function(10)的返回值（也就是inner_function）赋值给它。然后我们调用closure函数，传入参数5，并打印返回值15。这个例子中，x的值是10，因为我们传递给outer_function的参数是10。

闭包的实现方式

Python 中的闭包有两种实现方式：函数嵌套和装饰器。

函数嵌套

在 Python 中，我们可以定义一个函数，在这个函数内部再定义另一个函数，然后返回这个内部函数。这个内部函数就可以访问外部函数的变量，这就是一个闭包。

嵌套方式如上文的简单例子，在此不再详述。

装饰器

装饰器是 Python 中另一种实现闭包的方式。装饰器是一个函数，它可以接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。新的函数可以在原函数的基础上添加一些新的功能，而不需要改变原函数的代码。

下面是一个简单的例子，演示了如何使用装饰器实现闭包：

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Before the function is called.") 
        func() 
        print("After the function is called.") 
    return wrapper 
    
@my_decorator 
def say_hello():
    print("Hello!")
    say_hello()

在这个例子中，我们定义了一个装饰器函数my_decorator，并将其应用到函数say_hello上。装饰器函数接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数在原函数say_hello的基础上添加了一些新的功能。

在最后一行代码中，我们调用say_hello函数，打印出以下内容：

Before the function is called.
Hello!
After the function is called.

通过装饰器，我们成功实现了一个闭包。

闭包的应用

闭包在 Python 中有很多应用场景，下面列举几个常见的场景：

1. 延迟执行

闭包可以用来实现延迟执行，也就是在函数被调用时才进行计算。这可以提高程序的性能，特别是在计算复杂的表达式时。

下面是一个例子，演示了如何使用闭包实现延迟执行：

def delayed_sum(a, b):
    def sum(): 
        return a + b 
    return sum 
    
result = delayed_sum(1, 2) 
print(result()) # 3

在这个例子中，我们定义了一个delayed_sum函数，它接受两个参数a和b，并返回一个函数sum。当我们调用delayed_sum函数时，它不会计算a和b的和，而是返回一个sum函数。当我们调用sum函数时，它才会计算a和b的和并返回结果。

2. 缓存结果

闭包可以用来缓存函数的结果，特别是在计算复杂的函数时，可以大大提高程序的性能。

下面是一个例子，演示了如何使用闭包实现缓存结果：

def memoize(func):
    cache = {} 
    
    def wrapper(*args):
        if args in cache: 
            return cache[args] 
        result = func(*args) 
        cache[args] = result 
        return result 
    return wrapper 
                                        
@memoize 
def fibonacci(n): 
    if n in (0, 1):
        return n 
    return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2) 
    
print(fibonacci(10)) # 55

在这个例子中，我们定义了一个memoize装饰器函数，它可以缓存被装饰函数的结果。在fibonacci函数中，我们使用了memoize装饰器，以避免重复计算斐波那契数列中的值。当我们第一次调用fibonacci函数时，它会计算出fibonacci(0)和fibonacci(1)的值，并将它们存储在缓存中。当我们下一次调用fibonacci

So implementieren Sie Abschlüsse

Es gibt zwei Möglichkeiten, Abschlüsse in Python zu implementieren: Funktionsverschachtelung und Dekoratoren.

Funktionsverschachtelung🎜🎜In Python können wir eine Funktion definieren, eine andere Funktion innerhalb dieser Funktion definieren und dann diese innere Funktion zurückgeben. Diese innere Funktion kann auf die Variablen der äußeren Funktion zugreifen, die einen Abschluss darstellt. 🎜🎜Die Verschachtelungsmethode ist wie im einfachen Beispiel oben und wird hier nicht im Detail beschrieben. 🎜🎜Dekoratoren🎜🎜Dekoratoren sind eine weitere Möglichkeit, Abschlüsse in Python zu implementieren. Ein Dekorator ist eine Funktion, die eine Funktion als Argument akzeptiert und eine neue Funktion zurückgibt. Die neue Funktion kann einige neue Funktionen basierend auf der Originalfunktion hinzufügen, ohne den Code der Originalfunktion zu ändern. 🎜🎜Hier ist ein einfaches Beispiel, das zeigt, wie Dekoratoren zum Implementieren von Abschlüssen verwendet werden: 🎜

def counter():
    count = 0 
    def inner():
        nonlocal count 
        count += 1 
        return count 
    return inner 
   
c1 = counter() 
c2 = counter() 
print(c1()) # 1 
print(c1()) # 2 
print(c2()) # 1 
print(c2()) # 2

🎜In diesem Beispiel definieren wir eine Dekoratorfunktion my_decorator und wenden sie auf die Funktion say_hello on</ an. Code>. Die Dekoratorfunktion akzeptiert eine Funktion als Parameter und gibt einen neuen Funktions-<code>wrapper zurück. Die Funktion wrapper fügt einige neue Funktionen hinzu, die auf der ursprünglichen Funktion say_hello basieren. 🎜🎜In der letzten Codezeile rufen wir die Funktion say_hello auf und geben Folgendes aus: 🎜

🎜Bevor die Funktion aufgerufen wird
Hallo!
Nachdem Funktion wird aufgerufen.🎜

🎜Durch den Dekorator haben wir erfolgreich einen Abschluss implementiert. 🎜🎜Verschlussanwendungen🎜🎜Verschlüsse haben in Python viele Anwendungsszenarien: 🎜🎜1. Verzögerte Ausführung 🎜🎜Verschlüsse können verwendet werden, um eine verzögerte Ausführung zu implementieren, d. h. wenn eine Funktion aufgerufen wird Berechnung. Dies kann die Programmleistung verbessern, insbesondere bei der Auswertung komplexer Ausdrücke. 🎜🎜Hier ist ein Beispiel, das zeigt, wie Schließungen verwendet werden, um eine verzögerte Ausführung zu implementieren: 🎜rrreee🎜In diesem Beispiel definieren wir eine delayed_sum-Funktion, die zwei Parameter a</ code> und < akzeptiert code>b und gibt eine Funktion sum zurück. Wenn wir die Funktion delayed_sum aufrufen, berechnet sie nicht die Summe von a und b, sondern gibt eine sum zurück Funktion. Wenn wir die Funktion sum aufrufen, berechnet sie die Summe von a und b und gibt das Ergebnis zurück. 🎜🎜2. Ergebnisse zwischenspeichern 🎜🎜 Abschlüsse können zum Zwischenspeichern der Ergebnisse von Funktionen verwendet werden, insbesondere bei der Berechnung komplexer Funktionen, was die Leistung des Programms erheblich verbessern kann. 🎜🎜Hier ist ein Beispiel, das zeigt, wie Schließungen zum Zwischenspeichern von Ergebnissen verwendet werden: 🎜rrreee🎜In diesem Beispiel definieren wir eine Dekoratorfunktion memoize, die die Ergebnisse der dekorierten Funktion zwischenspeichern kann. In der Funktion fibonacci verwenden wir den Dekorator memoize, um eine wiederholte Berechnung der Werte in der Fibonacci-Folge zu vermeiden. Wenn wir die Funktion fibonacci zum ersten Mal aufrufen, berechnet sie die Werte von fibonacci(0) und fibonacci(1) und speichert sie in Cache. Wenn wir die Funktion fibonacci das nächste Mal aufrufen, prüft sie zunächst, ob der erforderliche Wert im Cache berechnet wurde. Wenn ja, gibt sie das Ergebnis direkt im Cache zurück, andernfalls wird es erneut berechnet . 🎜🎜3. Implementieren Sie Funktionen, die privaten Variablen ähneln. 🎜🎜In Python können wir private Variablen wie Java und C++ nicht direkt definieren. Wir können jedoch Abschlüsse verwenden, um eine ähnliche Funktionalität wie private Variablen zu erreichen. 🎜

下面是一个例子，演示了如何使用闭包实现私有变量：

def counter():
    count = 0 
    def inner():
        nonlocal count 
        count += 1 
        return count 
    return inner 
   
c1 = counter() 
c2 = counter() 
print(c1()) # 1 
print(c1()) # 2 
print(c2()) # 1 
print(c2()) # 2

在这个例子中，我们定义了一个counter函数，它返回一个inner函数。inner函数可以访问count变量，而count变量是在counter函数中定义的。由于 Python 中没有直接定义私有变量的语法，我们使用了一个内部函数来访问外部函数中的变量。这样，我们就可以实现类似于私有变量的功能。

在调用c1和c2时，它们返回的inner函数中的count变量是不同的。这是因为每次调用counter函数时，它都会返回一个新的inner函数，每个inner函数都有自己的count变量。

闭包的优缺点

闭包有很多优点，例如：

• 可以避免使用全局变量，提高程序的可维护性；

• 可以实现类似于私有变量的功能，提高程序的安全性；

• 可以实现延迟执行和缓存结果，提高程序的性能。

但是，闭包也有一些缺点，例如：

• 可能会占用较多的内存空间，因为闭包会保留外部函数的状态；

• 可能会导致循环引用的问题，如果闭包中引用了外部函数的变量，而这些变量又引用了闭包中的变量，就会出现循环引用的问题。

小结

Python中的闭包是一种非常强大的编程技术，它可以帮助我们提高程序的可维护性、安全性和性能。通过闭包，我们可以避免使用全局变量、实现类似于私有变量的功能、实现延迟执行和缓存结果等。

要使用闭包，我们需要了解闭包的原理和使用方法。在Python中，可以使用嵌

套函数来实现闭包。在定义闭包时，需要注意外部函数和内部函数的作用域、变量的生命周期等问题，以避免出现意外的错误。

在实际编程中，可以使用闭包来实现许多有用的功能，例如缓存结果、实现状态机、实现装饰器等。对于有经验的Python程序员来说，闭包已经成为不可或缺的一部分。

在使用闭包时，需要注意以下几点：

• 尽量避免在闭包中修改外部函数的变量。如果需要修改变量，应该使用nonlocal关键字。

• 闭包中的变量是在函数定义时绑定的，而不是在函数调用时绑定的。因此，如果在闭包中引用了外部函数的变量，应该确保这些变量在闭包定义时是可用的。

• 闭包中引用的外部函数的变量会一直存在，直到闭包被销毁。因此，如果闭包中引用了外部函数的大量变量，可能会占用大量的内存空间。

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