Python 访问闭包中的变量

目录

• 一、问题
• 二、解决方案
• 三、讨论

一、问题

扩展函数中的闭包，允许访问和修改函数的内部变量。

二、解决方案

通常，闭包的内部变量对外界是完全隐藏的。但可以编写访问函数，将其作为函数属性绑定到闭包上来实现访问。

def sample():
    n = 0
    # 闭包函数
    def func():
        print('n=', n)

    # 属性n的访问方法
    def get_n():
        return n

    def set_n(value):
        nonlocal n
        n = value

    # 附加为函数属性
    func.get_n = get_n      # 将get_n函数附加为func函数的属性
    func.set_n = set_n
    return func

f = sample()
f()

f.set_n(10)
f()

f.get_n()
f()

输出：

n= 0
n= 10
n= 10

注意两点：

nonlocal 声明可以让我们编写函数来修改内部变量的值。

函数属性允许将访问方法绑定到闭包函数上。

三、讨论

闭包模拟类的实例。仅仅是复制上面的内部函数到一个字典并返回。

import sys

class ClosureInstance:
    def __init__(self, locals=None):
        if locals is None:
            locals = sys._getframe(1).f_locals

        # 使用可调用对象更新字典
        self.__dict__.update((key,value) for key, value in locals.items()
                            if callable(value) )
    # 重定向的特殊方法
    def __len__(self):
        return self.__dict__['__len__']()

def Stack():
    items = []
    def push(item):
        items.append(item)

    def pop():
        return items.pop()

    def __len__():
        return len(items)

    return ClosureInstance()

s = Stack()
print(s)

s.push(10)
s.push(20)
s.push('hello')
print(len(s))

输出：

<__main__.ClosureInstance object at 0x00000189D3A55F88>
3

这个代码比普通的类定义要快很多。

class Stack2:
    def __init__(self):
        self.items = []

    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    def pop(self):
        return self.items.pop()

    def __len__(self):
        return len(self.items)

from timeit import timeit
s = Stack()
print(timeit('s.push(1);s.pop()', 'from __main__ import s'))
s2 = Stack2()
print(timeit('s2.push(1);s2.pop()', 'from __main__ import s2'))

输出：

0.3306974
0.34851409999999994

闭包方案运行起来要快 8%，原因是对实例变量的访问，闭包不会涉及到额外的 self 变量。

注意：在代码的编写中一般不会这样做。原因如下：

• 虽然它运行更快，但它只是真实类的一个奇怪替换。

此时类的继承、属性、描述器、类方法都不能用。并且要做额外的工作才能让一些特殊方法生效（比如上面ClosureInstance 中重写的 __len__()）。

• 让阅读代码的人感到疑惑，看起来不是一个普通的类定义。