Python 闭包

在本文中，您将了解什么是Python闭包，如何定义闭包，以及使用闭包的原因。

嵌套函数中的非局部变量

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。

在另一个函数内部定义的函数称为嵌套函数。嵌套函数可以访问封闭范围的变量。

在Python中，默认情况下，这些非本地变量是只读的，并且我们必须将它们明确声明为非本地变量（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):
# 这是外部封闭函数

    def printer():
# 这是嵌套函数
        print(msg)

    printer()

# 我们执行这个函数
# 输出: Hello
print_msg("Hello")

我们可以看到嵌套函数printer()能够访问封闭函数的非局部变量msg。

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？ 这意味着功能定义如下。

def print_msg(msg):
# 这是外部封闭函数

    def printer():
# 这是嵌套函数
        print(msg)

    return printer  # 这变了

# 现在，让我们尝试调用此函数。
# 输出: Hello
another = print_msg("Hello")
another()

这很不寻常。

print_msg()函数用字符串调用，"Hello"返回的函数绑定到另一个名称。在调用时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。

这种将一些数据（"Hello"）附加到代码上的技术在Python中称为闭包。

即使变量超出范围或函数本身已从当前命名空间中删除，也会记住封闭范围中的这个值。

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

闭包的条件？

从上面的实例可以看出，在Python中，当嵌套的函数在其封闭的范围内引用一个值时，我们有一个闭包。

以下几点总结了在Python中创建闭包必须满足的条件。

• 我们必须有一个嵌套函数（函数在函数内部）。

• 嵌套函数必须引用在封闭函数中定义的值。

• 封闭函数必须返回嵌套函数。

何时使用闭包？

那么，闭包有什么用呢？

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大时，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。

def make_multiplier_of(n):
    def multiplier(x):
        return x * n
    return multiplier

# 3的乘数
times3 = make_multiplier_of(3)

# 5的乘数
times5 = make_multiplier_of(5)

# 输出: 27
print(times3(9))

# 输出: 15
print(times5(3))

# 输出: 30
print(times5(times3(2)))

Python中的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，则该属性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__
(<cell at 0x0000000002D155B8: int object at 0x000000001E39B6E0>,)

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