關於Python閉包機制的深入理解

零到壹度
發布: 2018-04-14 10:28:06
原創
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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
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>>> avg = make_averager()>>> avg(10)10.0>>> avg(11)10.5>>> avg(12)11.0
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#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
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>>> avg = make_averager()
>>> avg(10)
Traceback (most recent call last):...UnboundLocalError: Local variable 'count' referened before assignment
>>>
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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
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>>> avg = make_averager()>>> avg(10)10.0>>> avg(11)10.5>>> avg(12)12
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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

關於Python閉包機制的深入理解

關於Python閉包機制的深入理解

#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

關於Python閉包機制的深入理解出於示範考慮,用for迴圈或Pythonic的列表推導是個不錯的選擇:

關於Python閉包機制的深入理解

關於Python閉包機制的深入理解

關於Python閉包機制的深入理解




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
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關於Python閉包機制的深入理解

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
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>>> avg = make_averager()>>> avg(10)10.0>>> avg(11)10.5>>> avg(12)11.0
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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
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>>> avg = make_averager()
>>> avg(10)
Traceback (most recent call last):...UnboundLocalError: Local variable 'count' referened before assignment
>>>
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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
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>>> avg = make_averager()>>> avg(10)10.0>>> avg(11)10.5>>> avg(12)12
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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

關於Python閉包機制的深入理解

關於Python閉包機制的深入理解

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:

關於Python閉包機制的深入理解

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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
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