Python 闭包

Question

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。

嵌套函数的非局部变量

在了解闭包是什么之前，我们必须首先了解什么是嵌套函数和非局部变量。另一个函数中定义的函数被称为嵌套函数。嵌套函数可以访问封闭范围的变量。

在 Python，默认情况下，这些非局部变量是只读的，我们必须将它们明确声明为非局部变量（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():
        # 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() 函数能够访问封闭函数的非本地 msg 变量。

定义闭包函数

在上面的示例中，如果函数 print_msg() 的最后一行返回了 printer() 函数而不是调用它，将会发生什么情况？这意味着该函数的定义如下：

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。

使用字符串 "Hello" 调用了 print_msg() 函数 ，并将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() 函数的执行，但仍然记得该消息。

这种将某些数据（在本例中为 "Hello ) 附加到代码的技术 在 Python 称为 闭包 。

即使变量超出范围或函数本身已从当前名称空间中删除，也将记住封闭范围中的该值。

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，即使删除原始函数 ，返回的函数仍然可以使用。

我们什么时候关闭？

从上面的示例可以看出，当嵌套函数在其封闭范围内引用一个值时，在 Python 会有一个封闭。

以下几点总结了在 Python 中创建闭包必须满足的条件。

1. 我们必须有一个嵌套函数 (在函数内部的函数)。
2. 嵌套函数必须引用在封闭函数定义的值。
3. 封闭函数必须返回嵌套函数。

何时使用闭包？

那么，关闭有什么用呢？

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

当在一个类中实现的方法很少（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变多时，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。但是，偏好是您的全部。

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 装饰器也大量使用了闭包。

最后，最好指出可以找到封闭在封闭函数中的值。

所有函数对象都有一个 __closure__ 属性，如果它是一个闭包函数，则返回单元格对象的元组。参考上面的示例，我们知道 times3 和 times5 是闭包函数。

>>> make_multiplier_of.__closure__
>>> times3.__closure__
(,)

单元格对象具有存储关闭值的属性 cell_contents。

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