Python 基础教程之闭包的使用方法

Python 基础教程之闭包的使用方法

前言：

闭包(closure)是函数式编程的重要的语法结构。函数式编程是一种编程范式 (而面向过程编程和面向对象编程也都是编程范式)。在面向过程编程中，我们见到过函数(function)；在面向对象编程中，我们见过对象(object)。函数和对象的根本目的是以某种逻辑方式组织代码，并提高代码的可重复使用性(reusability)。闭包也是一种组织代码的结构，它同样提高了代码的可重复使用性。

不同的语言实现闭包的方式不同。Python以函数对象为基础，为闭包这一语法结构提供支持的 (我们在特殊方法与多范式中，已经多次看到Python使用对象来实现一些特殊的语法)。Python一切皆对象，函数这一语法结构也是一个对象。在函数对象中，我们像使用一个普通对象一样使用函数对象，比如更改函数对象的名字，或者将函数对象作为参数进行传递。

 函数对象的作用域

和其他对象一样，函数对象也有其存活的范围，也就是函数对象的作用域。函数对象是使用def语句定义的，函数对象的作用域与def所在的层级相同。比如下面代码，我们在line_conf函数的隶属范围内定义的函数line，就只能在line_conf的隶属范围内调用。

def line_conf():
  def line(x):
    return 2*x+1
  print(line(5))  # within the scope

line_conf()
print(line(5))    # out of the scope

line函数定义了一条直线(y = 2x + 1)。可以看到，在line_conf()中可以调用line函数，而在作用域之外调用line将会有下面的错误：

NameError: name 'line' is not defined

说明这时已经在作用域之外。

同样，如果使用lambda定义函数，那么函数对象的作用域与lambda所在的层级相同。

 闭包

函数是一个对象，所以可以作为某个函数的返回结果。

def line_conf():
  def line(x):
    return 2*x+1
  return line    # return a function object

my_line = line_conf()
print(my_line(5))

上面的代码可以成功运行。line_conf的返回结果被赋给line对象。上面的代码将打印11。

如果line()的定义中引用了外部的变量，会发生什么呢？

def line_conf():
  b = 15
  def line(x):
    return 2*x+b
  return line    # return a function object

b = 5
my_line = line_conf()
print(my_line(5))

我们可以看到，line定义的隶属程序块中引用了高层级的变量b，但b信息存在于line的定义之外 (b的定义并不在line的隶属程序块中)。我们称b为line的环境变量。事实上，line作为line_conf的返回值时，line中已经包括b的取值(尽管b并不隶属于line)。

上面的代码将打印25，也就是说，line所参照的b值是函数对象定义时可供参考的b值，而不是使用时的b值。

一个函数和它的环境变量合在一起，就构成了一个闭包(closure)。在Python中，所谓的闭包是一个包含有环境变量取值的函数对象。环境变量取值被保存在函数对象的__closure__属性中。比如下面的代码：

def line_conf():
  b = 15
  def line(x):
    return 2*x+b
  return line    # return a function object

b = 5
my_line = line_conf()
print(my_line.__closure__)
print(my_line.__closure__[0].cell_contents)

__closure__里包含了一个元组(tuple)。这个元组中的每个元素是cell类型的对象。我们看到第一个cell包含的就是整数15，也就是我们创建闭包时的环境变量b的取值。

下面看一个闭包的实际例子：

def line_conf(a, b):
  def line(x):
    return ax + b
  return line

line1 = line_conf(1, 1)
line2 = line_conf(4, 5)
print(line1(5), line2(5))

这个例子中，函数line与环境变量a,b构成闭包。在创建闭包的时候，我们通过line_conf的参数a,b说明了这两个环境变量的取值，这样，我们就确定了函数的最终形式(y = x + 1和y = 4x + 5)。我们只需要变换参数a,b，就可以获得不同的直线表达函数。由此，我们可以看到，闭包也具有提高代码可复用性的作用。

如果没有闭包，我们需要每次创建直线函数的时候同时说明a,b,x。这样，我们就需要更多的参数传递，也减少了代码的可移植性。利用闭包，我们实际上创建了泛函。line函数定义一种广泛意义的函数。这个函数的一些方面已经确定(必须是直线)，但另一些方面(比如a和b参数待定)。随后，我们根据line_conf传递来的参数，通过闭包的形式，将最终函数确定下来。

闭包与并行运算

闭包有效的减少了函数所需定义的参数数目。这对于并行运算来说有重要的意义。在并行运算的环境下，我们可以让每台电脑负责一个函数，然后将一台电脑的输出和下一台电脑的输入串联起来。最终，我们像流水线一样工作，从串联的电脑集群一端输入数据，从另一端输出数据。这样的情境最适合只有一个参数输入的函数。闭包就可以实现这一目的。

并行运算正称为一个热点。这也是函数式编程又热起来的一个重要原因。函数式编程早在1950年代就已经存在，但应用并不广泛。然而，我们上面描述的流水线式的工作并行集群过程，正适合函数式编程。由于函数式编程这一天然优势，越来越多的语言也开始加入对函数式编程范式的支持。

如有疑问请留言或者到本站社区交流讨论，感谢阅读，希望能帮助到大家，谢谢大家对本站的支持！

赞 (0)

相关推荐

  • 实例讲解Python的函数闭包使用中应注意的问题

    昨天正当我用十成一阳指功力戳键盘.昏天暗地coding的时候,正好被人问了一个问题,差点没收好功,洪荒之力侧漏震伤桌边的人,废话不多说,先上栗子(精简版,只为说明问题): from functools import wraps from time import sleep def retry(attempts=3, wait=2): if attempts < 0 or attempts > 5: retry_times = 3 else: retry_times = attempts if

  • 详解Python中的装饰器、闭包和functools的教程

    装饰器(Decorators) 装饰器是这样一种设计模式:如果一个类希望添加其他类的一些功能,而不希望通过继承或是直接修改源代码实现,那么可以使用装饰器模式.简单来说Python中的装饰器就是指某些函数或其他可调用对象,以函数或类作为可选输入参数,然后返回函数或类的形式.通过这个在Python2.6版本中被新加入的特性可以用来实现装饰器设计模式. 顺便提一句,在继续阅读之前,如果你对Python中的闭包(Closure)概念不清楚,请查看本文结尾后的附录,如果没有闭包的相关概念,很难恰当的理解P

  • 详解 Python中LEGB和闭包及装饰器

    详解 Python中LEGB和闭包及装饰器 LEGB L>E>G?B L:local函数内部作用域 E:enclosing函数内部与内嵌函数之间 G:global全局作用域 B:build-in内置作用域 python 闭包 1.Closure:内部函数中对enclosing作用域变量的引用 2.函数实质与属性 函数是一个对象 函数执行完成后内部变量回收 函数属性 函数返回值 passline = 60 def func(val): if val >= passline: print (

  • python中函数总结之装饰器闭包详解

    1.前言 函数也是一个对象,从而可以增加属性,使用句点来表示属性. 如果内部函数的定义包含了在外部函数中定义的对象的引用(外部对象可以是在外部函数之外),那么内部函数被称之为闭包. 2.装饰器 装饰器就是包装原来的函数,从而在不需要修改原来代码的基础之上,可以做更多的事情. 装饰器语法如下: @deco2 @deco1 def func(arg1,arg2...): pass 这个表示了有两个装饰器的函数,那么表示的含义为:func = deco2(deco1(func)) 无参装饰器语法如下:

  • 简单谈谈Python中的闭包

    Python中的闭包 前几天又有人留言,关于其中一个闭包和re.sub的使用不太清楚.我在我们搜索了下,发现没有写过闭包相关的东西,所以决定总结一下,完善Python的内容. 1. 闭包的概念 首先还得从基本概念说起,什么是闭包呢?来看下维基上的解释: 复制代码 代码如下: 在计算机科学中,闭包(Closure)是词法闭包(Lexical Closure)的简称,是引用了自由变量的函数.这个被引用的自由变量将和这个函数一同存在,即使已经离开了创造它的环境也不例外.所以,有另一种说法认为闭包是由函

  • Python闭包的两个注意事项(推荐)

    什么是闭包? 简单说,闭包就是根据不同的配置信息得到不同的结果. 再来看看专业的解释:闭包(Closure)是词法闭包(Lexical Closure)的简称,是引用了自由变量的函数.这个被引用的自由变量将和这个函数一同存在,即使已经离开了创造它的环境也不例外.所以,有另一种说法认为闭包是由函数和与其相关的引用环境组合而成的实体. 延迟绑定 Python闭包函数所引用的外部自由变量是延迟绑定的. Python In [2]: def multipliers(): ...: return [lam

  • Python 闭包的使用方法

    Python 闭包的使用方法 嵌套函数中的非局部变量 在进入闭包之前,我们必须先了解一个嵌套函数和非局部变量. 在函数中定义另一个函数称为嵌套函数.嵌套函数可以访问包围范围内的变量. 在Python中,这些非局部变量只能在默认情况下读取,我们必须将它们显式地声明为非局部变量(使用nonlocal关键字)才能进行修改. 以下是访问非局部变量的嵌套函数的示例. def print_msg(msg): # This is the outer enclosing function def printer

  • Python 基础教程之闭包的使用方法

    Python 基础教程之闭包的使用方法 前言: 闭包(closure)是函数式编程的重要的语法结构.函数式编程是一种编程范式 (而面向过程编程和面向对象编程也都是编程范式).在面向过程编程中,我们见到过函数(function):在面向对象编程中,我们见过对象(object).函数和对象的根本目的是以某种逻辑方式组织代码,并提高代码的可重复使用性(reusability).闭包也是一种组织代码的结构,它同样提高了代码的可重复使用性. 不同的语言实现闭包的方式不同.Python以函数对象为基础,为闭

  • python基础教程之类class定义使用方法

    面对对象(oop)中的对象,是一个非常重要的知识点,我们可以把它简单看做是数据以及由存取.操作这些数据的方法所组成的一个集合.我们在学习函数(function)之后,知道了如果重用代码,那为什么还要用类来取代函数呢? 类有这样一些的优点 1) .类对象是多态的:也就是多种形态,这意味着我们可以对不同的类对象使用同样的操作方法,而不需要额外写代码. 2).类的封装:封装之后,可以直接调用类的对象,来操作内部的一些类方法,不需要让使用者看到代码工作的细节. 3).类的继承:类可以从其它类或者元类中继

  • python基础教程项目五之虚拟茶话会

    python基础教程项目五之虚拟茶话会

    几乎在学习.使用任何一种编程语言的时候,关于socket的练习从来都不会少,尤其是会写一些局域网的通信的东西.所以书上的这个项目刚好可以练习一下socket编程. 这个练习的整体思路首先有一个聊天的服务器,这个服务器的功能主要是提供客户端socket的连接.存储每个客户端的连接session,处理每个连接发送的消息.解析客户端发送的数据.就这些,至于客户端方面不需要写代码,用系统的telnet工具即可. 我觉得有了上面的分析,剩下的这个程序就没有什么说的了,当然,除了那两个把socket封装的类

  • python基础教程项目四之新闻聚合

    <python基础教程>书中的第四个练习,新闻聚合.现在很少见的一类应用,至少我从来没有用过,又叫做Usenet.这个程序的主要功能是用来从指定的来源(这里是Usenet新闻组)收集信息,然后讲这些信息保存到指定的目的文件中(这里使用了两种形式:纯文本和html文件).这个程序的用处有些类似于现在的博客订阅工具或者叫RSS订阅器. 先上代码,然后再来逐一分析: from nntplib import NNTP from time import strftime,time,localtime f

  • python基础教程项目三之万能的XML

    这个项目的名称与其叫做万能的XML不如叫做自动构建网站,根据一份XML文件,生成对应目录结构的网站,不过只有html还是太过于简单了,如果要是可以连带生成css那就比较强大了.这个有待后续研发,先来研究下怎么html网站结构. 既然是通过XML结构生成网站,那所有的事情都应该由这个XML文件来.先来看下这个XML文件,website.xml: <website> <page name="index" title="Home page"> &l

  • python基础教程项目二之画幅好画

    这是<python基础教程>中的第二个项目,关于python操作PDF. 涉及到的知识点 1.urllib的使用 2.reportlab库的使用 这个例子着实很简单,不过我发现在python里面可以直接在数组［］里面写for循环,真是越用越方便. 下面是代码: from urllib import urlopen from reportlab.graphics.shapes import * from reportlab.graphics.charts.lineplots import Lin

  • Python基础教程之错误和异常的处理方法

    Python基础教程之错误和异常的处理方法

    目录 前言 异常与错误的概念 错误分类 语法错误 运行时错误 逻辑错误 异常处理机制 捕获异常并处理 主动抛出异常 断言处理 自定义异常类 常见异常及释义 附:用户自定义异常实例 总结 前言 继续更新Python基础语法,到目前为止Python基础语法已经接近了尾声,本次错误与异常处理更新完后会对文件.数据库.包管理.模块管理.正则表达式的使用进行更新.完成这几个大致的任务之后将会更新爬虫与数据分析.本专栏所写的东西非常的适用初学者,当然也非常适合老手,每一部分都有很全面的编程技巧.相信大家看完

  • Python基础教程之浅拷贝和深拷贝实例详解

    Python基础教程之浅拷贝和深拷贝实例详解            网上关于Python的深拷贝和浅拷贝的文章很多,这里对三种拷贝进行比较并附实例,大家可以参考下 一般的复制 #encoding:utf-8 #定义一个嵌套集合 lista=[1,2,3,[4,5,6,[7,8,9]]] listb=lista #分别打印出 lista和listb的地址值 print id(lista) #4511103096 print id(listb) #4511103096 #修改lista中的内容,li

  • Python 基础教程之包和类的用法

    Python 基础教程之包和类的用法

    Python 基础教程之包和类的用法 建立一个文件夹filePackage 在filePackage 文件夹内创建 __init__.py 有了 __init__.py ,filePackage才算是一个包,否则只是算一个普通文件夹. 在filePackage 文件夹内创建 file.py file.py 代码如下: #!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- from datetime import datetime class MyFile(

  • Python基础教程之内置函数locals()和globals()用法分析

    本文实例讲述了Python基础教程之内置函数locals()和globals()用法.分享给大家供大家参考,具体如下: 1. 这两个函数主要提供,基于字典的访问局部变量和全局变量的方式. python 使用叫做名字空间的东西来记录变量的轨迹.名字空间是一个字典 ,它的键就是字符串形式的变量名字,它的值就是变量的实际值. 名字空间可以像 Python 的 dictionary 一样进行访问. 在一个 Python 程序中的任何一个地方,都存在几个可用的名字空间. 每个函数都有着自已的名字空间,叫做

随机推荐