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關(guān)于Python中的閉包詳解

更新時(shí)間：2022年01月27日 17:09:58 作者：繁華似錦Fighting

大家好，本篇文章主要講的是關(guān)于Python中的閉包詳解，感興趣的同學(xué)感快來看一看吧，對(duì)你有幫助的話記得收藏一下

1、閉包的概念

請(qǐng)大家跟我理解一下，如果在一個(gè)函數(shù)的內(nèi)部定義了另一個(gè)函數(shù)，外部的我們叫他外函數(shù)，內(nèi)部的我們叫他內(nèi)函數(shù)。閉包：在一個(gè)外函數(shù)中定義了一個(gè)內(nèi)函數(shù)，內(nèi)函數(shù)里運(yùn)用了外函數(shù)的臨時(shí)變量，并且外函數(shù)的返回值是內(nèi)函數(shù)的引用。這樣就構(gòu)成了一個(gè)閉包。一般情況下，在我們認(rèn)知當(dāng)中，如果一個(gè)函數(shù)結(jié)束，函數(shù)的內(nèi)部所有東西都會(huì)釋放掉，還給內(nèi)存，局部變量都會(huì)消失。但是閉包是一種特殊情況，如果外函數(shù)在結(jié)束的時(shí)候發(fā)現(xiàn)有自己的臨時(shí)變量將來會(huì)在內(nèi)部函數(shù)中用到，就把這個(gè)臨時(shí)變量綁定給了內(nèi)部函數(shù)，然后自己再結(jié)束。

2、實(shí)現(xiàn)一個(gè)閉包

# 將函數(shù)作為返回值返回，也是一種高階函數(shù)
# 這種高階函數(shù)我們也稱為叫做閉包，通過閉包可以創(chuàng)建一些只有當(dāng)前函數(shù)能訪問的變量
#   可以將一些私有的數(shù)據(jù)藏到的閉包中

def outer():
    a = 10

    # 函數(shù)內(nèi)部再定義一個(gè)函數(shù)
    def inner():
        print('我是outer', a)

    # 將內(nèi)部函數(shù) inner作為返回值返回
    return inner


# r是一個(gè)函數(shù)對(duì)象，是調(diào)用fn()后返回的函數(shù)對(duì)象
# 這個(gè)函數(shù)實(shí)在fn()內(nèi)部定義，并不是全局函數(shù)
# 所以這個(gè)函數(shù)總是能訪問到fn()函數(shù)內(nèi)的變量
# 外函數(shù)返回了內(nèi)函數(shù)的引用
fn = outer()

# r()相當(dāng)于調(diào)用了inner()函數(shù)
print("outer引用地址：", outer)
print("inner引用地址：", fn)
fn()
"""
輸出結(jié)果：
outer引用地址： <function outer at 0x0000000002BB5948>
inner引用地址： <function outer.<locals>.inner at 0x0000000002BB58B8>
我是outer 10
"""

說明上述代碼：

對(duì)于閉包，在外函數(shù)outer中最后return inner，我們?cè)谡{(diào)用外函數(shù) fn = outer() 的時(shí)候，outer函數(shù)返回了inner函數(shù)對(duì)象，inner函數(shù)對(duì)象是一個(gè)函數(shù)的引用，這個(gè)引用被存入了fn對(duì)象中。所以接下來我們?cè)龠M(jìn)行fn() 的時(shí)候，相當(dāng)于運(yùn)行了inner函數(shù)。

提示：

一個(gè)函數(shù)，如果函數(shù)名后緊跟一對(duì)括號(hào)，相當(dāng)于調(diào)用這個(gè)函數(shù)。如果不跟括號(hào)，相當(dāng)于只是一個(gè)函數(shù)的名字，里面存了函數(shù)所在位置的引用。

3、在閉包中外函數(shù)把臨時(shí)變量綁定給內(nèi)函數(shù)

按照我們正常的認(rèn)知，一個(gè)函數(shù)結(jié)束的時(shí)候，會(huì)把自己的臨時(shí)變量都釋放還給內(nèi)存，之后變量都不存在了。一般情況下，確實(shí)是這樣的。但是閉包是一個(gè)特別的情況。外部函數(shù)發(fā)現(xiàn)，自己的臨時(shí)變量會(huì)在將來的內(nèi)部函數(shù)中用到，自己在結(jié)束的時(shí)候，返回內(nèi)函數(shù)的同時(shí)，會(huì)把外函數(shù)的臨時(shí)變量送給內(nèi)函數(shù)綁定在一起。所以外函數(shù)已經(jīng)結(jié)束了，調(diào)用內(nèi)函數(shù)的時(shí)候仍然能夠使用外函數(shù)的臨時(shí)變量。

在我編寫的實(shí)例中，我兩次調(diào)用外部函數(shù)outer，分別傳入的值是10和20。內(nèi)部函數(shù)只定義了一次，我們發(fā)現(xiàn)調(diào)用的時(shí)候，內(nèi)部函數(shù)是能識(shí)別外函數(shù)的臨時(shí)變量是不一樣的。

Python中一切都是對(duì)象，雖然函數(shù)我們只定義了一次，但是外函數(shù)在運(yùn)行的時(shí)候，實(shí)際上是按照里面代碼執(zhí)行的，外函數(shù)里創(chuàng)建了一個(gè)函數(shù)，我們每次調(diào)用外函數(shù)，它都創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)函數(shù)，雖然代碼一樣，但是卻創(chuàng)建了不同的對(duì)象，并且把每次傳入的臨時(shí)變量數(shù)值綁定給內(nèi)函數(shù)，再把內(nèi)函數(shù)引用返回。

所以我們每次調(diào)用外函數(shù)，都返回不同的實(shí)例對(duì)象的引用，他們的功能是一樣的，但是它們實(shí)際上不是同一個(gè)函數(shù)對(duì)象。

下面示例進(jìn)行演示：

def outer(num):
    a = num

    # 函數(shù)內(nèi)部再定義一個(gè)函數(shù)
    def inner():
        print('我是outer', a)

    # 將內(nèi)部函數(shù) inner作為返回值返回
    return inner


fn1 = outer(10)
fn2 = outer(20)


print("inner引用地址：", fn1)
fn1()
print("inner引用地址：", fn2)
fn2()
"""
輸出結(jié)果：
inner引用地址： <function outer.<locals>.inner at 0x00000000026B58B8>
我是outer 10
inner引用地址： <function outer.<locals>.inner at 0x00000000026B5828>
我是outer 20
"""
# 注意兩個(gè)inner的地址不一樣，一個(gè)是8B8，一個(gè)是828。

4、閉包中內(nèi)函數(shù)修改外函數(shù)局部變量

在基本的Python語法當(dāng)中，一個(gè)函數(shù)可以隨意讀取全局?jǐn)?shù)據(jù)，但是要修改全局?jǐn)?shù)據(jù)的時(shí)候有兩種方法

global聲明全局變量。全局變量是可變類型數(shù)據(jù)的時(shí)候可以修改。

在閉包內(nèi)函數(shù)也是類似的情況。在內(nèi)函數(shù)中想修改閉包變量（外函數(shù)綁定給內(nèi)函數(shù)的局部變量）的時(shí)候，在Python3中，可以用nonlocal關(guān)鍵字聲明一個(gè)變量，表示這個(gè)變量不是局部變量空間的變量，需要向上一層變量空間找這個(gè)變量。

示例：

def outer(num):
    a = num
    b = 10  # a和b都是閉包變量
    print("原始a值為", a)

    # inner內(nèi)函數(shù)
    def inner():
        # 內(nèi)函數(shù)中想修改閉包變量
        # nonlocal關(guān)鍵字聲明變量
        nonlocal a
        a += b
        print('我是outer的a', a)

    # 將內(nèi)部函數(shù) inner作為返回值返回
    return inner


fn1 = outer(10)

fn1()
"""
輸出結(jié)果：
原始a值為 10
我是outer的a 20
"""

在內(nèi)函數(shù)中，對(duì)閉包變量進(jìn)行了修改，打印出來的結(jié)果也確實(shí)是修改之后的結(jié)果。

5、注意：

還有一點(diǎn)需要注意，閉包變量實(shí)際上只有一份，每次調(diào)用一份閉包變量。（這個(gè)在Python實(shí)現(xiàn)的單利模式下來解釋更多）

def outer(num):
    a = num
    b = 10  # a和b都是閉包變量
    print("原始a值為", a)

    # inner內(nèi)函數(shù)
    def inner():
        # 內(nèi)函數(shù)中想修改閉包變量
        # nonlocal關(guān)鍵字聲明變量
        nonlocal a
        a += b
        print('我是outer的a', a)

    # 將內(nèi)部函數(shù) inner作為返回值返回
    return inner


fn1 = outer(10)

fn1()
fn1()
fn1()
"""
輸出結(jié)果：
原始a值為 10
我是outer的a 20
我是outer的a 30
我是outer的a 40
"""

可以看到第二次第二次調(diào)用fn1()方法，a的值有增加了10。

6、練習(xí)：

# 求多個(gè)數(shù)的平均值
# nums = [50,30,20,10,77]

# sum()是一個(gè)求和函數(shù)
# sum()用來求一個(gè)列表中所有元素的和
# print(sum(nums)/len(nums))
# 結(jié)果：37.4


# 形成閉包的要件
#   ① 函數(shù)嵌套
#   ② 將內(nèi)部函數(shù)作為返回值返回
#   ③ 內(nèi)部函數(shù)必須要使用到外部函數(shù)的變量


def make_averager():
    # 創(chuàng)建一個(gè)列表，用來保存數(shù)值
    nums = []

    # 創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)，用來計(jì)算平均值
    def averager(n) :
        # 將n添加到列表中
        nums.append(n)
        # 求平均值
        return sum(nums)/len(nums)

    return averager

# 創(chuàng)建對(duì)象，現(xiàn)在就是獲得了內(nèi)函數(shù)對(duì)象的引用
averager = make_averager()

# 調(diào)用內(nèi)涵書對(duì)象
# 這里注意，雖然是調(diào)用外函數(shù)創(chuàng)建的對(duì)象，
# 但是獲得的是內(nèi)函數(shù)對(duì)象的引用，內(nèi)函數(shù)是有形參的，
# 所以averager對(duì)象相當(dāng)于是內(nèi)函數(shù)對(duì)象。
# 所以調(diào)用內(nèi)函數(shù)就要傳遞形參。
print(averager(10))
print(averager(20))
print(averager(30))
print(averager(40))