Python閉包


在本文中,您將了解什麼是Python閉包,如何定義閉包以及應該如何使用閉包。

巢狀函式中的非區域性變數

在進入閉包之前,我們必須先了解一個巢狀函式和非區域性變數。

在函式中定義另一個函式稱為巢狀函式。巢狀函式可以存取包圍範圍內的變數。

在Python中,這些非區域性變數只能在預設情況下讀取,我們必須將它們顯式地宣告為非區域性變數(使用nonlocal關鍵字)才能進行修改。

以下是存取非區域性變數的巢狀函式的範例。

def print_msg(msg):
# This is the outer enclosing function

    def printer():
# This is the nested function
        print(msg)

    printer()

# We execute the function
# Output: Hello
print_msg("Hello")

可以看到巢狀函式printer()能夠存取封閉函式的非區域性變數msg

定義閉包函式

在上面的例子中,如果函式print_msg()的最後一行返回printer()函式而不是呼叫它,會發生什麼? 如該函式定義如下 -

def print_msg(msg):
# This is the outer enclosing function

    def printer():
# This is the nested function
        print(msg)

    return printer  # this got changed

# Now let's try calling this function.
# Output: Hello
another = print_msg("Hello")
another()

這樣是不尋常的。

print_msg()函式使用字串「Hello」進行呼叫,返回的函式被系結到另一個名稱。 在呼叫another()時,儘管我們已經完成了print_msg()函式的執行,但仍然記住了這個訊息。

一些資料(「Hello」)附加到程式碼中的這種技術在Python中稱為閉包。

即使變數超出範圍或函式本身從當前名稱空間中刪除,也會記住封閉範圍內的值。

嘗試在Python shell中執行以下內容以檢視輸出。

>>> del print_msg
>>> another()
Hello
>>> print_msg("Hello")
Traceback (most recent call last):
...
NameError: name 'print_msg' is not defined

什麼時候閉包?

從上面的例子可以看出,當巢狀函式參照其封閉範圍內的值時,在Python中有使用了一個閉包。

在Python中建立閉包必須滿足的標準將在以下幾點 -

  • 必須有一個巢狀函式(函式內部的函式)。
  • 巢狀函式必須參照封閉函式中定義的值。
  • 閉包函式必須返回巢狀函式。

何時使用閉包?

那麼閉包是什麼好的?

閉包可以避免使用全域性值並提供某種形式的資料隱藏。它還可以提供物件導向的解決問題的解決方案。

當在類中幾乎沒有方法(大多數情況下是一種方法)時,閉包可以提供一個替代的和更優雅的解決方案。 但是當屬性和方法的數量變大時,更好地實現一個類。

這是一個簡單的例子,其中閉包可能比定義類和建立物件更為優先。

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

# Multiplier of 3
times3 = make_multiplier_of(3)

# Multiplier of 5
times5 = make_multiplier_of(5)

# Output: 27
print(times3(9))

# Output: 15
print(times5(3))

# Output: 30
print(times5(times3(2)))

Python中的裝飾器也可以廣泛使用閉包。值得注意的是,可以找到封閉函式中包含的值。

所有函式物件都有一個__closure__屬性,如果它是一個閉包函式,它返回一個單元格物件的元組。 參考上面的例子,我們知道times3times5是閉包函式。

>>> make_multiplier_of.__closure__
>>> times3.__closure__
(<cell at 0x0000000002D155B8: int object at 0x000000001E39B6E0>,)

單元格(cell)物件具有儲存閉合值的屬性:cell_contents

>>> times3.__closure__[0].cell_contents
3
>>> times5.__closure__[0].cell_contents
5