• Python-闭包(转载)


    闭包这个概念在很多语言中都有涉及,本文主要谈谈python中的闭包。Python中使用闭包主要是在进行函数式开发时使用。

    一,定义

    python中的闭包从表现形式上定义(解释)为:如果在一个内部函数里,对在外部作用域(但不是在全局作用域)的变量进行引用,那么内部函数就被认为是闭包(closure).这个定义是相对直白的,好理解的,不像其他定义那样学究味道十足(那些学究味道重的解释,在对一个名词的解释过程中又充满了一堆让人抓狂的其他陌生名词,不适合初学者)。下面举一个简单的例子来说明。
    [python] view plaincopy
    1. >>>def addx(x):  
    2. >>>    def adder(y): return x + y  
    3. >>>    return adder  
    4. >>> c =  addx(8)  
    5. >>> type(c)  
    6. <type 'function'>  
    7. >>> c.__name__  
    8. 'adder'  
    9. >>> c(10)  
    10. 18  
    结合这段简单的代码和定义来说明闭包:
    如果在一个内部函数里:adder(y)就是这个内部函数,
    对在外部作用域(但不是在全局作用域)的变量进行引用:x就是被引用的变量,x在外部作用域addx里面,但不在全局作用域里,
    则这个内部函数adder就是一个闭包。
     
    再稍微讲究一点的解释是,闭包=函数块+定义函数时的环境,adder就是函数块,x就是环境,当然这个环境可以有很多,不止一个简单的x。
    二,使用闭包注意事项
    1,闭包中是不能修改外部作用域的局部变量的
    [python] view plaincopy
    1. >>> def foo():  
    2. ...     m = 0  
    3. ...     def foo1():  
    4. ...         m = 1  
    5. ...         print m  
    6. ...  
    7. ...     print m  
    8. ...     foo1()  
    9. ...     print m  
    10. ...  
    11. >>> foo()  
    12. 0  
    13. 1  
    14. 0  

    从执行结果可以看出,虽然在闭包里面也定义了一个变量m,但是其不会改变外部函数中的局部变量m。

    2,以下这段代码是在python中使用闭包时一段经典的错误代码

    [python] view plaincopy
    1. def foo():  
    2.     a = 1  
    3.     def bar():  
    4.         a = a + 1  
    5.         return a  
    6.     return bar  

    这段程序的本意是要通过在每次调用闭包函数时都对变量a进行递增的操作。但在实际使用时

    1. >>c = foo()  
    2. >>> print c()  
    3. Traceback (most recent call last):  
    4.   File "<stdin>", line 1, in <module>  
    5.   File "<stdin>", line 4, in bar  
    6. UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment  

    这是因为在执行代码 c = foo()时,python会导入全部的闭包函数体bar()来分析其的局部变量,python规则指定所有在赋值语句左面的变量都是局部变量,则在闭包bar()中,变量a在赋值符号"="的左面,被python认为是bar()中的局部变量。再接下来执行print c()时,程序运行至a = a + 1时,因为先前已经把a归为bar()中的局部变量,所以python会在bar()中去找在赋值语句右面的a的值,结果找不到,就会报错。解决的方法很简单

    [python] view plaincopy
    1. def foo():  
    2.     a = [1]  
    3.     def bar():  
    4.         a[0] = a[0] + 1  
    5.         return a[0]  
    6.     return bar  

    只要将a设定为一个容器就可以了。这样使用起来多少有点不爽,所以在python3以后,在a = a + 1 之前,使用语句nonloacal a就可以了,该语句显式的指定a不是闭包的局部变量。

    3,还有一个容易产生错误的事例也经常被人在介绍python闭包时提起,我一直都没觉得这个错误和闭包有什么太大的关系,但是它倒是的确是在python函数式编程是容易犯的一个错误,我在这里也不妨介绍一下。先看下面这段代码

    [python] view plaincopy
    1. for i in range(3):  
    2.     print i  

    在程序里面经常会出现这类的循环语句,Python的问题就在于,当循环结束以后,循环体中的临时变量i不会销毁,而是继续存在于执行环境中。还有一个python的现象是,python的函数只有在执行时,才会去找函数体里的变量的值。

    [python] view plaincopy
    1. flist = []  
    2. for i in range(3):  
    3.     def foo(x): print x + i  
    4.     flist.append(foo)  
    5. for f in flist:  
    6.     f(2)  
    可能有些人认为这段代码的执行结果应该是2,3,4.但是实际的结果是4,4,4。这是因为当把函数加入flist列表里时,python还没有给i赋值,只有当执行时,再去找i的值是什么,这时在第一个for循环结束以后,i的值是2,所以以上代码的执行结果是4,4,4.
    解决方法也很简单,改写一下函数的定义就可以了。
    [python] view plaincopy
    1. for i in range(3):  
    2.     def foo(x,y=i): print x + y  
    3.     flist.append(foo)  
    三,作用
    说了这么多,不免有人要问,那这个闭包在实际的开发中有什么用呢?闭包主要是在函数式开发过程中使用。以下介绍两种闭包主要的用途。
     
    用途1,当闭包执行完后,仍然能够保持住当前的运行环境。
    比如说,如果你希望函数的每次执行结果,都是基于这个函数上次的运行结果。我以一个类似棋盘游戏的例子来说明。假设棋盘大小为50*50,左上角为坐标系原点(0,0),我需要一个函数,接收2个参数,分别为方向(direction),步长(step),该函数控制棋子的运动。棋子运动的新的坐标除了依赖于方向和步长以外,当然还要根据原来所处的坐标点,用闭包就可以保持住这个棋子原来所处的坐标。
    [python] view plaincopy
    1. origin = [0, 0]  # 坐标系统原点  
    2. legal_x = [0, 50]  # x轴方向的合法坐标  
    3. legal_y = [0, 50]  # y轴方向的合法坐标  
    4. def create(pos=origin):  
    5.     def player(direction,step):  
    6.         # 这里应该首先判断参数direction,step的合法性,比如direction不能斜着走,step不能为负等  
    7.         # 然后还要对新生成的x,y坐标的合法性进行判断处理,这里主要是想介绍闭包,就不详细写了。  
    8.         new_x = pos[0] + direction[0]*step  
    9.         new_y = pos[1] + direction[1]*step  
    10.         pos[0] = new_x  
    11.         pos[1] = new_y  
    12.         #注意!此处不能写成 pos = [new_x, new_y],原因在上文有说过  
    13.         return pos  
    14.     return player  
    15.   
    16. player = create()  # 创建棋子player,起点为原点  
    17. print player([1,0],10)  # 向x轴正方向移动10步  
    18. print player([0,1],20)  # 向y轴正方向移动20步  
    19. print player([-1,0],10)  # 向x轴负方向移动10步  

    输出为

    [python] view plaincopy
    1. [10, 0]  
    2. [10, 20]  
    3. [0, 20]  


    用途2,闭包可以根据外部作用域的局部变量来得到不同的结果,这有点像一种类似配置功能的作用,我们可以修改外部的变量,闭包根据这个变量展现出不同的功能。比如有时我们需要对某些文件的特殊行进行分析,先要提取出这些特殊行。

    [python] view plaincopy
    1. def make_filter(keep):  
    2.     def the_filter(file_name):  
    3.         file = open(file_name)  
    4.         lines = file.readlines()  
    5.         file.close()  
    6.         filter_doc = [i for i in lines if keep in i]  
    7.         return filter_doc  
    8.     return the_filter  

    如果我们需要取得文件"result.txt"中含有"pass"关键字的行,则可以这样使用例子程序

    [python] view plaincopy
    1. filter = make_filter("pass")  
    2. filter_result = filter("result.txt")  

    以上两种使用场景,用面向对象也是可以很简单的实现的,但是在用Python进行函数式编程时,闭包对数据的持久化以及按配置产生不同的功能,是很有帮助的。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/lordy/p/4013068.html
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