Python 语法之闭包

标签: Python

闭包的概念

在计算机科学中,闭包(英语:Closure),又称词法闭包(Lexical Closure)或函数闭包(function closures),是引用了自由变量的函数。这个被引用的自由变量将和这个函数一同存在,即使已经离开了创造它的环境也不例外。

在一些语言中,在函数中可以(嵌套)定义另一个函数时,如果内部的函数引用了外部的函数的变量,则可能产生闭包。运行时,一旦外部的 函数被执行,一个闭包就形成了,闭包中包含了内部函数的代码,以及所需外部函数中的变量的引用。

函数名称的引用传递

def func():
    print("--- func is run ----")

func()

ret = func

print(id(ret))
print(id(func))

ret()

运行结果:

--- func is run ----
56145576
56145576
--- func is run ----

由上图可知,和变量名一样的,函数名只是函数代码空间的引用,当函数名赋值给一个对象的时候就是引用传递。

局部-全局变量

定义在方法内的变量是局部变量,不能在方法外做引用;定义在模块最外层的变量是全局变量,它是全局范围内可见的。

那么问题来了,当方法内部有嵌套方法时,嵌套方法能否使用父方法中定义的局部变量呢?答案是可以。

def outer_func():
    
    data = 520
    
    def inner_func():
        
        return data
    
    return inner_func()


print(outer_func())

运行结果:

520

此时调用 outer_func() 函数的返回值就是 520,所以说嵌套方法可以使用父方法中声明的局部变量。

闭包的写法

上面的概念还算比较容易理解,那么什么是闭包呢?我们来看下面一段代码:

def outer_func():

    data = 520

    def inner_func():

        return data

    return inner_func


print(outer_func())
result = outer_func()
print(result())

运行结果:

<function outer_func.<locals>.inner_func at 0x02D8B6A8>
520

闭包的执行流程图

图片: https://uploader.shimo.im/f/bnIOfRp6Yg0gGDQy.png

执行第 11 行代码:
    先执行 print() 函数中的 outer_funcf() 函数,并将内层函数 inner_func() 函数的内存地址进行返回,最终 print() 函数将 return 返回的内层函数地址进行打印输出。

执行第 13 行代码:
    先执行等号右侧的 outer_func () 函数,最终返回 inner_func() 函数的地址引用。等号左侧 result 变量进行接收内层函数地址。
    
执行第 15 行代码:
    先执行 print() 函数中 result() 函数,因为 result 变量保存了内层函数 inner_func() 函数的地址,所以 result 变量后面加上括号就相当于执行 inner_func() 函数。执行内层函数并且将 data 值返回,最终使用 print() 函数将返回值打印输出。 

修改外部函数中的变量

nonlocal 关键字用来在函数或其他作用域中使用外层的(非全局)变量,修饰变量后表示该变量是上一级函数中的局部变量,如果上一级函数中不存在该局部变量,nonlocal 位置会发生错误(最上层的函数使用 nonlocal 修饰变量必定会报错)。

data = 20

def outer_func():

    data = 0

    def inner_func():

        nonlocal data

        data = 666

        print("--- inner_func ---:",data)

    inner_func()

    print("--- outer_func ---:",data)


outer_func()
print("--- 函数外 ---:",data)

运行结果:

--- inner_func ---: 666
--- outer_func ---: 666
--- 函数外 ---: 20

总结

  • 函数名只是函数代码空间的引用,当函数名赋值给一个对象的时候就是引用传递

  • 定义在方法内的变量是局部变量,不能在方法外做引用,但是可以被内层函数引用。

  • 闭包就是一个嵌套定义的函数,在外层运行时才开始内层函数的定义,然后将内部函数的引用传递给函数外的对象

  • 内部函数和使用的外部函数提供的变量构成的整体称为闭包。

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