Pythonのクロージャとデコレータの詳しい説明

クロージャは関数型プログラミングにおける重要な文法構造です。クロージャはコードを整理するための構造でもあり、コードの再利用性も向上します。

インライン関数内で、外部関数の変数 (ただし、グローバル スコープ内ではない) が参照される場合、そのインライン関数はクロージャとみなされます。

外部関数内で定義されているが、内部関数によって参照または使用される変数は、自由変数と呼ばれます。

要約すると、クロージャの作成は次の点を満たす必要があります:

• 1. インライン関数が存在する必要があります

• 2. インライン関数は外部関数内の変数を参照する必要があります

• 3.関数の戻り値は埋め込み関数である必要があります

1. クロージャの使用例

まずクロージャの例を見てみましょう:

In [10]: def func(name):
    ...:     def in_func(age):
    ...:         print 'name:',name,'age:',age
    ...:     return in_func
    ...: 

In [11]: demo = func('feiyu')In [12]: demo(19)
name: feiyu age: 19

ここで、func が呼び出されるとき、クロージャは次のようになります。生成されたパッケージ - in_func であり、クロージャーは自由変数 - name を保持します。つまり、これは、関数 func のライフサイクルが終了するときも意味します。終了しても、変数 name はクロージャによって参照されているためまだ存在しており、リサイクルされません。 func 的时候就产生了一个闭包——in_func,并且该闭包持有自由变量——name，因此这也意味着，当函数func的生命周期结束之后，name这个变量依然存在，因为它被闭包引用了，所以不会被回收。

在 python 的函数内，可以直接引用外部变量，但不能改写外部变量，因此如果在闭包中直接改写父函数的变量，就会发生错误。看以下示例：

实现一个计数闭包的例子：

def counter(start=0):count = [start] def incr():count[0] += 1return countreturn incr

a = counter()
print 'a:',aIn [32]: def counter(start=0):
    ...:     count = start
    ...:     def incr():
    ...:         count += 1
    ...:         return count
    ...:     return incr
    ...: 

In [33]: a = counter()In [35]: a()  #此处会报错

UnboundLocalError: local variable 'count' referenced before assignment

应该像下面这样使用：

In [36]: def counter(start=0):
    ...:     count = [start]
    ...:     def incr():
    ...:         count[0] += 1
    ...:         return count
    ...:     return incr
    ...: 

In [37]: count = counter(5)

In [38]: for i in range(10):
    ...:     print count(),
    ...:     
[6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15]

2.使用闭包的陷阱

In [1]: def create():
   ...:     return [lambda x:i*x for i in range(5)]  #推导式生成一个匿名函数的列表
   ...: 

In [2]: create()Out[2]: 
[<function __main__.<lambda>>,
 <function __main__.<lambda>>,
 <function __main__.<lambda>>,
 <function __main__.<lambda>>,
 <function __main__.<lambda>>]In [4]: for mul in create():
   ...:     print mul(2)
   ...:     
88888

结果是不是很奇怪，这算是闭包使用中的一个陷阱吧！来看看为什么？

在上面的代码当中，函数create返回一个list里面保存了4个函数变量，这4个函数都共同的引用了循环变量i, 也就是说它们共享着同一个变量i，i是会改变的，当函数调用时，循环变量i已经是等于4了，因此4个函数返回的都是8。如果，需要在闭包使用循环变量的值的话，把循环变量作为闭包的默认参数或者是通过偏函数来实现。实现的原理也很简单，就是当把循环变量当参数传入函数时，会申请新的内存。示例代码如下：

In [5]: def create():
   ...:         return [lambda x,i=i:i*x for i in range(5)] 
   ...: 
In [7]: for mul in create():
   ...:     print mul(2)
   ...:     
02468

3，闭包与装饰器

装饰器就是一种的闭包的应用，只不过其传递的是函数：

def addb(func):def wrapper():return &#39;<b>&#39; + func() + &#39;</b>&#39;return wrapperdef addli(func):def wrapper():return &#39;<li>&#39; + func() + &#39;</li>&#39;return wrapper 

@addb         # 等同于 demo = addb(addli(demo)) 
@addli        # 等同于 demo = addli(demo)def demo():return &#39;hello world&#39;

print demo()    # 执行的是 addb(addku(demo))

在执行时，首先将demo函数传递给addli进行装饰，然后将装饰后的函数传递给addb进行装饰。所以最后返回的结果是：

<b><li>hello world</li></b>

4.装饰器中的陷阱

当你写了一个装饰器作用在某个函数上,这个函数的重要的元信息比如名字、文档字符串、注解和参数签名都会丢失。

def out_func(func):def wrapper():
        func()return wrapper@out_funcdef demo():"""
        this is  a demo.
    """print 'hello world.'if __name__ == '__main__':
    demo()print "__name__:",demo.__name__print "__doc__:",demo.__doc__

看结果：

hello world.__name__: wrapper__doc__: None

函数名字和文档字符串都变成了闭包的信息。好在可以使用 functools 库中的 @wraps

pythonの関数では、外部変数を直接参照することはできますが、外部変数を書き換えることはできないため、クロージャ内で親関数の変数を直接書き換えるとエラーが発生します。次の例を見てください:

カウント クロージャの実装例: 🎜

from functools import wrapsdef out_func(func):    @wraps(func)def wrapper():
        func()return wrapper

🎜 は次のように使用する必要があります: 🎜rrreee🎜2. クロージャの使用の罠🎜rrreee🎜 これは使用方法の 1 つです。トラップしてください！その理由を見てみましょう? 🎜🎜上記のコードでは、関数 create は 4 つの関数変数を含む list を返します。これらの 4 つの関数はすべてループ変数 i を参照します。つまり、同じ変数 i を共有し、関数が呼び出されると、ループ変数 i が変更されます。これはすでに 4 に等しいため、4 つの関数はすべて 8 を返します。クロージャでループ変数の値を使用する必要がある場合は、ループ変数をクロージャのデフォルトパラメータとして使用するか、部分関数を通じて実装します。実装原理も非常に単純です。つまり、ループ変数がパラメータとして関数に渡されると、新しいメモリが適用されます。サンプルコードは以下の通りです: 🎜rrreee🎜3、クロージャとデコレータ 🎜🎜デコレータはクロージャアプリケーションの一種ですが、関数を渡します: 🎜rrreee🎜実行時、最初にdemo コード>関数が渡されます。装飾のために <code>addli に渡され、装飾された関数が装飾のために addb に渡されます。したがって、返される最終結果は次のとおりです:🎜rrreee🎜 4. デコレータの罠🎜🎜 関数に作用するデコレータを作成すると、名前、ドキュメント文字列、注釈、パラメータなどのこの関数の重要なメタ情報が失われます。 。 🎜rrreee🎜結果を見てください: 🎜rrreee🎜関数名とドキュメント文字列がクロージャ情報になりました。幸いなことに、functools ライブラリの @wraps デコレータを使用して、基礎となるラッパー関数に注釈を付けることができます。 🎜rreee🎜結果を自分で試してみてください! 🎜

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