歡迎光臨
每天分享高質量文章

用最簡單的語言解釋Python的閉包是什麼?


來源:哎媽呀Bug

ID:gh_1d8670d40942

Python中的閉包不是一個一說就能明白的概念,但是隨著你往學習的深入,無論如何你都需要去瞭解這麼一個東西。

閉包的概念

我們嘗試從概念上去理解一下閉包。

在一些語言中,在函式中可以(嵌套)定義另一個函式時,如果內部的函式取用了外部的函式的變數,則可能產生閉包。閉包可以用來在一個函式與一組“私有”變數之間創建關聯關係。在給定函式被多次呼叫的過程中,這些私有變數能夠保持其持久性。—— 維基百科

用比較容易懂的人話說,就是當某個函式被當成物件傳回時,夾帶了外部變數,就形成了一個閉包。看例子。

def make_printer(msg):
    def printer():
        print msg  # 夾帶私貨(外部變數)
    return printer  # 傳回的是函式,帶私貨的函式
printer = make_printer('Foo!')
printer()

支持將函式當成物件使用的編程語言,一般都支持閉包。比如Python, JavaScript。

如何理解閉包

閉包存在有什麼意義呢?為什麼需要閉包?

我個人認為,閉包存在的意義就是它夾帶了外部變數(私貨),如果它不夾帶私貨,它和普通的函式就沒有任何區別。同一個的函式夾帶了不同的私貨,就實現了不同的功能。其實你也可以這麼理解,閉包和麵向接口編程的概念很像,可以把閉包理解成輕量級的接口封裝。

接口定義了一套對方法簽名的約束規則。

def tag(tag_name):
    def add_tag(content):
        return "{1}".format(tag_name, content)
    return add_tag
    
content = 'Hello'

add_tag = tag('a')
print add_tag(content)
# Hello

add_tag = tag('b')
print add_tag(content)
# Hello

在這個例子里,我們想要一個給contenttag的功能,但是具體的tag_name是什麼樣子的要根據實際需求來定,對外部呼叫的接口已經確定,就是add_tag(content)。如果按照面向接口方式實現,我們會先把add_tag寫成接口,指定其引數和傳回型別,然後分別去實現a和b的add_tag

但是在閉包的概念中,add_tag就是一個函式,它需要tag_namecontent兩個引數,只不過tag_name這個引數是打包帶走的。所以一開始時就可以告訴我怎麼打包,然後帶走就行。

上面的例子不太生動,其實在我們生活和工作中,閉包的概念也很常見。比如說手機撥號,你只關心電話打給誰,而不會去糾結每個品牌的手機是怎麼實現的,用到了哪些模塊。再比如去餐館吃飯,你只要付錢就可以享受到服務,你並不知道那桌飯菜用了多少地溝油。這些都可以看成閉包,傳回來的是一些功能或者服務(打電話,用餐),但是這些功能使用了外部變數(天線,地溝油等等)。

你也可以把一個類實體看成閉包,當你在構造這個類時,使用了不同的引數,這些引數就是閉包里的包,這個類對外提供的方法就是閉包的功能。但是類遠遠大於閉包,因為閉包只是一個可以執行的函式,但是類實體則有可能提供很多方法。

何時使用閉包

其實閉包在Python中很常見,只不過你沒特別註意這就是一個閉包。比如Python中的裝飾器Decorator,假如你需要寫一個帶引數的裝飾器,那麼一般都會生成閉包。

為什麼?因為Python的裝飾器是一個固定的函式接口。它要求你的裝飾器函式(或裝飾器類)必須傳回這樣一種接口,接受一個函式並傳回一個函式:

# how to define
def wrapper(func1):  # 必須接受一個且僅一個函式作為引數
    return func2  # 傳回一個且僅一個callable物件,一般為函式

# how to use
def target_func(args): # 標的函式
    pass

# 呼叫方式一,直接包裹
result = wrapper(target_func)(args)

# 呼叫方式二,使用@語法,等同於方式一
@wrapper
def target_func(args):
    pass

result = target_func()

那麼如果你的裝飾器如果帶引數呢?那麼你就需要在原來的裝飾器上再包一層,用於接收這些引數。這些引數(私貨)傳遞到內層的裝飾器里後,閉包就形成了。所以說當你的裝飾器需要自定義引數時,一般都會形成閉包。(類裝飾器例外)

def html_tags(tag_name):
    def wrapper_(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            content = func(*args, **kwargs)
            return "{content}".format(tag=tag_name, content=content)
        return wrapper
    return wrapper_

@html_tags('b')
def hello(name='Toby'):
    return 'Hello {}!'.format(name)

# 不用@的寫法如下
# hello = html_tag('b')(hello)
# html_tag('b') 是一個閉包,它接受一個函式,並傳回一個函式

print hello()  # Hello Toby!
print hello('world')  # Hello world!

再深入一點

其實也不必太深入,理解這上面的概念,很多看起來頭疼的代碼也不過如此。

下麵讓我們來瞭解一下閉包的包到底長什麼樣子。其實閉包函式相對與普通函式會多出一個__closure__的屬性,裡面定義了一個元組用於存放所有的cell物件,每個cell物件一一儲存了這個閉包中所有的外部變數。

>>> def make_printer(msg1, msg2):
    def printer():
        print msg1, msg2
    return printer
>>> printer = make_printer('Foo', 'Bar')  # 形成閉包

>>> printer.__closure__   # 傳回cell元組
(0x03A10930

: str object at 0x039DA218>, 0x03A10910: str object at 0x039DA488>)

>>> printer.__closure__[0].cell_contents  # 第一個外部變數
‘Foo’
>>> printer.__closure__[1].cell_contents  # 第二個外部變數
‘Bar’

原理就是這麼簡單。

參考鏈接

 

  • https://www.the5fire.com/closure-in-python.html

  • http://stackoverflow.com/questions/4020419/why-arent-python-nested-functions-called-closures

赞(0)

分享創造快樂