Python基礎（十三）

• 2019 年 10 月 3 日
• 筆記

今日主要內容

• 閉包
• 裝飾器初識
• 標準裝飾器

一、閉包

（一）什麼是閉包

1. 閉包：內層函數調用外層函數的變量就是閉包（不能是全局變量）

   def func1():   a = 10   def func2():       print(a)  # 內層函數調用外層函數的變量，這就是一個閉包    func1()

2. 檢測閉包的方法

   • 函數名.__closure__
   • 若返回對象地址就是一個閉包，返回None就不是一個閉包
   • 注意：.__closure__檢測的是函數名，判斷這個函數是否是閉包

   def func1():   a = 10   def func2():       print(a)  # 調用外層變量a，是閉包   print(func2.__closure__)  # 判斷func2是否是閉包    func1()    運行結果：  (<cell at 0x00000230F21874F8: int object at 0x0000000063258190>,)

   def func1():      a = 10      def func2():          a = 10          print(a)  # 使用自身函數變量a，不是閉包      print(func2.__closure__)    func1()    運行結果：  None

3. 如何在全局空間中調用內部函數

   • 外層函數返回內層函數的函數名（內存地址），就可在全局空間中調用內部函數

   def func1():   a = 10   def func2():       print(a)   return func2  # 返回內層函數的函數名    f = func1()  # 此時f就是func2  f()  # 調用內層函數func2  print(f.__closure__)    運行結果：  10  (<cell at 0x00000280A87574F8: int object at 0x0000000063258190>,)

（二）閉包的作用

1. 保護數據安全

• 說白話一點，如果數據放在全局變量中（頂格寫代碼），數據的安全性很低，因為所有人都可以無意間修改它，想解決這個問題我們可以把數據放到函數中，只要不調用這個函數，我的數據就是安全的。但是有個問題，每次執行函數完，解釋器就會自動清空此函數開闢的局部空間中所有內容（包括數據開闢的空間），所以每次調用完函數，我的數據就沒了，此時就需要利用到了閉包。閉包可以在內層函數調用外層函數中的變量，而且內層函數如果調用了外層函數中的變量，那這個變量將不會消亡，將會常駐內存。所以，我們只需要在全局空間中調用這個閉包的內層函數，就可以使用我的數據了，而且數據的安全性也提高了。

1. 將變量常駐內存，供後續代碼使用

   def outer():   lst = [1,2,3,4,5]   def inner():       return lst   return inner    f = outer()  f_lst = f()  print(f_lst)    運行結果：  [1,2,3,4,5]

（三）閉包的應用

• 防止數據被誤修改
• 裝飾器（與閉包格式相同）

二、裝飾器初識

（一）軟件開發的六大原則（了解）

1. 開閉原則（Open Close Principle）——裝飾器依據
2. 里氏代換原則（Liskov Substitution Principle）
3. 依賴倒轉原則（Dependence Inversion Principle）
4. 接口隔離原則（Interface Segregation Principle）
5. 迪米特法則（最少知道原則）（Demeter Principle）
6. 合成復用原則（Composite Reuse Principle）

（二）裝飾器依據——開閉原則

• 開放封閉原則：
  • 對功能擴展開放
  • 對源碼修改封閉

（三）裝飾器引入

• 相信大多數人都玩LOL，我們模擬一次遊戲過程：

  • 向平常一樣的流程，十連跪…

  def play_lol():    print("登陸遊戲")    print("開始排位...")    print("遊戲中...")    print("失敗...")    print("結束遊戲")    play_lol()    運行結果：  登陸遊戲  開始排位...  遊戲中...  Virtory  結束遊戲

  • 受不了了，開一個外掛吧，此時我的函數需要擴展，在前後添加開啟關閉外掛的功能

  def play_lol():    print("開啟外掛！")  # 添加開啟外掛功能    print("登陸遊戲")    print("開始排位...")    print("遊戲中...")    print("勝利！！！")    print("結束遊戲")    print("關閉外掛！")  # 添加關閉外掛功能    play_lol()    運行結果：  開啟外掛！  登陸遊戲  開始排位...  遊戲中...  勝利！！！  結束遊戲  關閉外掛！

  • 但此時，違背了開閉原則，對源代碼進行了修改。想一個方法，對源代碼進行前後包裝，不改變源碼

  def play_lol():    print("登陸遊戲")    print("開始排位...")    print("遊戲中...")    print("勝利！！！")    print("結束遊戲")    def new_play():  # 將上面代碼前後包裝成了一個新的函數，沒有改變源碼    print("開啟外掛！")    play_lol()    print("關閉外掛！")    new_play()    運行結果：  開啟外掛！  登陸遊戲  開始排位...  遊戲中...  勝利！！！  結束遊戲  關閉外掛！

  • 功能實現了，而且還沒有改變源碼，但是有一個問題，我們之前訪問調用的是play_lol這個函數，但此時我們訪問調用的是new_play()這個函數，相當於改變了調用，還是違背了開閉原則，沒有達到擴展的效果，此時我們就需要對這段代碼稍作變化

  def play_lol():    print("登陸遊戲")    print("開始排位...")    print("遊戲中...")    print("勝利！！！")    print("結束遊戲")    def wrapper(fn):    # 裝飾器雛形    def inner():        print("開啟外掛！")        fn()        print("關閉外掛！")    return inner    func = wrapper(play_lol)  # 調用裝飾器函數將我基礎函數傳入進去包裝  play_lol = func  # 返回的是包裝函數，將包裝函數重命名成我原來的函數  play_lol()  # 調用此函數    運行結果：  開啟外掛！  登陸遊戲  開始排位...  遊戲中...  勝利！！！  結束遊戲  關閉外掛！

  • 上述代碼就引出了裝飾器的雛形，刨析一下:
    • 裝飾器雛形：與閉包的格式相同，兩層函數構成：
      • 內層函數就是我的包裝函數，將擴展的功能和原函數包在一起組成一個函數
      • 外層函數的作用就是給內層函數傳參用的，傳入的是我原函數的函數名，在內層調用
    • 裝飾器的返回值 return inner：裝飾器的返回值是內層函數的函數名，真正進行包裝擴展的是內層函數
    • 將返回值重命名成原函數名：將返回值重命名成原來的函數名，其實就是把真正作用的包裝函數重命名成原來的函數名，所以就解決了調用新函數的問題，真正遵循了開閉原則，再次調用原來的函數其實真正運行的是裝飾器內部的inner函數

  def wrapper(fn):    # 裝飾器雛形    def inner():        print("開啟外掛！")        fn()        print("關閉外掛！")    return inner    func = wrapper(play_lol)  # 調用裝飾器函數將我基礎函數傳入進去包裝  play_lol = func  # 返回的是包裝函數，將包賺函數重命名成我原來的函數  play_lol()  # 調用此函數

  • 利用語法糖裝飾

    • 使用裝飾器的兩行代碼可以轉換成語法糖

    func = wrapper(play_lol)  # 調用裝飾器函數將我基礎函數傳入進去包裝  play_lol = func  # 返回的是包裝函數，將包賺函數重命名成我原來的函數

    • 語法糖

    @wrapper  # 語法糖  def play_lol():      print("登陸遊戲")      print("開始排位...")      print("遊戲中...")      print("勝利！！！")      print("結束遊戲")

  • 此時，裝飾器的雛形就出來了

• 裝飾器雛形

  def wrapper(fn):    def inner():        """擴展功能"""        fn()        """擴展功能"""    return inner    @wrapper  def func():    pass    func()

• 遊戲模擬繼續進行

  • 就算開掛，我們也得選完英雄，才能進入遊戲，所以我們給基礎函數傳個參數，但是我們真正執行的是裝飾器內部的inner包裝函數，所以也要給inner傳入參數

  def wrapper(fn):    # 裝飾器雛形    def inner(hero):  # 套到裝飾器中內層包裝函數參數        print("開啟外掛！")        fn(hero)  # 基礎函數參數        print("關閉外掛！")    return inner    @wrapper  def play_lol(hero):  # 基礎函數參數    print("登陸遊戲")    print("開始排位...")    print(f"選擇英雄:{hero}")    print("遊戲中...")    print("勝利！！！")    print("結束遊戲")    play_lol("蓋倫")    運行結果：  開啟外掛！  登陸遊戲  開始排位...  選擇英雄:蓋倫  # 傳入的參數  遊戲中...  勝利！！！  結束遊戲  關閉外掛！

  • 雖然開掛了，但是還是會遇到巨坑無敵坑的隊友，我們得把他記下來舉報他，所以要給基礎函數填寫返回值，同時給真正執行的inner函數填寫返回值

  def wrapper(fn):    # 裝飾器雛形    def inner(hero):        print("開啟外掛！")        ret = fn(hero)  # 接收基礎函數的返回值        print("關閉外掛！")        return ret  # 返回包裝後的函數的返回值    return inner    @wrapper  def play_lol(hero):  # 基礎函數參數    print("登陸遊戲")    print("開始排位...")    print(f"選擇英雄:{hero}")    print("遊戲中...")    print("勝利！！！")    print("結束遊戲")    return "坑比隊友:xxx"  # 基礎函數返回值    print(play_lol("蓋倫"))    運行結果：  開啟外掛！  登陸遊戲  開始排位...  選擇英雄:蓋倫  遊戲中...  勝利！！！  結束遊戲  關閉外掛！  坑比隊友:xxx  # 返回值

  • 到此，我們裝飾器標準模式也就出來了

• 裝飾器標準模式（非常重要）

  def wrapper(fn):    def inner(*args, **kwargs):        """擴展功能"""        ret = fn(*args, **kwargs)        """擴展功能"""        return ret    return inner    @wrapper  def func():    pass    func()