『無為則無心』Python函數 — 35、Python中的閉包

目錄

1、閉包的概念

  • 請大家跟我理解一下，如果在一個函數的內部定義了另一個函數，外部的我們叫他外函數，內部的我們叫他內函數。
  • 閉包： 在一個外函數中定義了一個內函數，內函數里運用了外函數的臨時變量，並且外函數的返回值是內函數的引用。這樣就構成了一個閉包。
  • 一般情況下，在我們認知當中，如果一個函數結束，函數的內部所有東西都會釋放掉，還給內存，局部變量都會消失。但是閉包是一種特殊情況，如果外函數在結束的時候發現有自己的臨時變量將來會在內部函數中用到，就把這個臨時變量綁定給了內部函數，然後自己再結束。

2、實現一個閉包

# 將函數作為返回值返回，也是一種高階函數
# 這種高階函數我們也稱為叫做閉包，通過閉包可以創建一些只有當前函數能訪問的變量
#   可以將一些私有的數據藏到的閉包中

def outer():
    a = 10

    # 函數內部再定義一個函數
    def inner():
        print('我是outer', a)

    # 將內部函數 inner作為返回值返回
    return inner


# r是一個函數對象，是調用fn()後返回的函數對象
# 這個函數實在fn()內部定義，並不是全局函數
# 所以這個函數總是能訪問到fn()函數內的變量
# 外函數返回了內函數的引用
fn = outer()

# r()相當於調用了inner()函數
print("outer引用地址：", outer)
print("inner引用地址：", fn)
fn()
"""
輸出結果：
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：

對於閉包，在外函數outer中 最後return inner，我們在調用外函數 fn = outer() 的時候，outer函數返回了inner函數對象，inner函數對象是一個函數的引用，這個引用被存入了fn對象中。所以接下來我們再進行fn() 的時候，相當於運行了inner函數。

提示：

一個函數，如果函數名後緊跟一對括號，相當於調用這個函數。如果不跟括號，相當於只是一個函數的名字，裏面存了函數所在位置的引用。

3、在閉包中外函數把臨時變量綁定給內函數

按照我們正常的認知，一個函數結束的時候，會把自己的臨時變量都釋放還給內存，之後變量都不存在了。一般情況下，確實是這樣的。但是閉包是一個特別的情況。外部函數發現，自己的臨時變量會在將來的內部函數中用到，自己在結束的時候，返回內函數的同時，會把外函數的臨時變量送給內函數綁定在一起。所以外函數已經結束了，調用內函數的時候仍然能夠使用外函數的臨時變量。

在我編寫的實例中，我兩次調用外部函數outer，分別傳入的值是10和20。內部函數只定義了一次，我們發現調用的時候，內部函數是能識別外函數的臨時變量是不一樣的。

Python中一切都是對象，雖然函數我們只定義了一次，但是外函數在運行的時候，實際上是按照裏面代碼執行的，外函數里創建了一個函數，我們每次調用外函數，它都創建一個內函數，雖然代碼一樣，但是卻創建了不同的對象，並且把每次傳入的臨時變量數值綁定給內函數，再把內函數引用返回。

所以我們每次調用外函數，都返回不同的實例對象的引用，他們的功能是一樣的，但是它們實際上不是同一個函數對象。

下面示例進行演示：

def outer(num):
    a = num

    # 函數內部再定義一個函數
    def inner():
        print('我是outer', a)

    # 將內部函數 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inner的地址不一樣，一個是8B8，一個是828。

4、閉包中內函數修改外函數局部變量

在基本的Python語法當中，一個函數可以隨意讀取全局數據，但是要修改全局數據的時候有兩種方法

  • global聲明全局變量。
  • 全局變量是可變類型數據的時候可以修改。

在閉包內函數也是類似的情況。在內函數中想修改閉包變量（外函數綁定給內函數的局部變量）的時候，在Python3中，可以用nonlocal關鍵字聲明一個變量， 表示這個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內函數
    def inner():
        # 內函數中想修改閉包變量
        # nonlocal關鍵字聲明變量
        nonlocal a
        a += b
        print('我是outer的a', a)

    # 將內部函數 inner作為返回值返回
    return inner


fn1 = outer(10)

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

在內函數中，對閉包變量進行了修改，打印出來的結果也確實是修改之後的結果。

5、注意：

還有一點需要注意，閉包變量實際上只有一份，每次調用一份閉包變量。（這個在Python實現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內函數
    def inner():
        # 內函數中想修改閉包變量
        # nonlocal關鍵字聲明變量
        nonlocal a
        a += b
        print('我是outer的a', a)

    # 將內部函數 inner作為返回值返回
    return inner


fn1 = outer(10)

fn1()
fn1()
fn1()
"""
輸出結果：
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用fn1()方法，a的值有增加了10。

6、練習：

# 求多個數的平均值
# nums = [50,30,20,10,77]

# sum()是一個求和函數
# sum()用來求一個列表中所有元素的和
# print(sum(nums)/len(nums))
# 結果：37.4


# 形成閉包的要件
#   ① 函數嵌套
#   ② 將內部函數作為返回值返回
#   ③ 內部函數必須要使用到外部函數的變量


def make_averager():
    # 創建一個列表，用來保存數值
    nums = []

    # 創建一個函數，用來計算平均值
    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

# 創建對象，現在就是獲得了內函數對象的引用
averager = make_averager()

# 調用內涵書對象
# 這裡注意，雖然是調用外函數創建的對象，
# 但是獲得的是內函數對象的引用，內函數是有形參的，
# 所以averager對象相當於是內函數對象。
# 所以調用內函數就要傳遞形參。
print(averager(10))
print(averager(20))
print(averager(30))
print(averager(40))

參考：//www.cnblogs.com/s-1314-521/p/9763376.html

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