浅谈python闭包

1.何为闭包

在百度百科里面，看到了这样的定义：

闭包就是能够读取其他函数内部变量的函数。例如在javascript中，只有函数内部的子函数才能读取局部变量，所以闭包可以理解成“定义在一个函数内部的函数“。在本质上，闭包是将函数内部和函数外部连接起来的桥梁。

闭包包含自由（未绑定到特定对象）变量，这些变量不是在这个代码块内或者任何全局上下文中定义的，而是在定义代码块的环境中定义（局部变量）。“闭包” 一词来源于以下两者的结合：要执行的代码块（由于自由变量被包含在代码块中，这些自由变量以及它们引用的对象没有被释放）和为自由变量提供绑定的计算环境（作用域）。

从上面两段话我们可以更好的理解：在一个外函数中定义了一个内函数，内函数里运用了外函数的临时变量，并且外函数的返回值是内函数的引用。这样就构成了一个闭包。

下面是一个闭包的小例子：

def outer():
    a = 6
    def inner():
        b = 8
        print(a)
        print(b)
    return inner

if __name__ == '__main__':
    res = outer()
    res()

执行结果：

>>>6
>>>8

我们可以看到，当调用外部函数outer()时，会返回一个内部函数的引用res，再通过res()执行了内部函数，返回打印结果6和8

这上面的例子中，a作为外部函数outer()的局部变量，其被分配的内存在外部函数执行后应被释放，但在外部函数执行后，发现自己的局部变量将被内部函数引用，就把这个变量绑定给了内部函数，然后再自己结束。此处的outer()的局部变量a称之为自由变量，因此，对于内部函数inner()而言，其自由变量和局部变量我们可以通过下面的命令得到：

>>> res.__code__.co_freevars
('a',)
>>> res.__code__.co_varnames
('b',)

上面我们说到，外部函数的局部变量a被绑定到了内部函数，我们可以通过返回函数res的__closure__属性找到它

>>> res.__closure__[0].cell_contents
6

2.闭包的变量

def outer():
    a = 6
    def inner():
        b = 8
        a += 1
        print(a)
        print(b)
    return inner

if __name__ == '__main__':
    res = outer()
    res()

执行函数会报错：UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment

这个报错的意思是内部函数引用的变量a在赋值前已经被引用，原因在于变量a是数字，不可变类型，a += 1相当于在内部函数中创建了局部变量a = a + 1，这样a不再是自由变量，也不存在闭包。

这里我们可以尝试下外部函数的局部变量为可变类型的情况：

def outer():
    a = [1,2,3]
    def inner():
        b = 8
        a = [4,5]
        print(a)
        print(b)
    return inner

if __name__ == '__main__':
    res = outer()
    res()

执行结果：
[4, 5]
8

可以看到，当a为可变类型时，函数可以正确执行。那么当a为不可变类型但又想在内部函数中改变a的值该怎么做，答案是利用nonlocal关键字。

def outer():
    a = 6
    def inner():
        nonlocal a
        b = 8
        a += 1
        print(a)
        print(b)
    return inner

if __name__ == '__main__':
    res = outer()
    res()

执行结果：
7
8

3.闭包的应用

下面模拟一个nba球员信息的小例子

首先用普通函数实现：

class PlayerInfo():
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def position(self, position):
        return "{} is {}".format(self.name, position)

curry = PlayerInfo("Stephen Curry")
print(curry.position("PG"))
lbj = PlayerInfo("Lebron James")
print(lbj.position("SF"))

执行后：

Stephen Curry is PG
Lebron James is SF

下面用闭包函数来实现

def get_name(name):
    def get_position(position):
        return "{} is {}".format(name,position)
    return get_position

if __name__ == "__main__":
    player01 = get_name("Stephen Curry")
    print(player01("PG"))
    player02 = get_name("Lebron James")
    print(player02("SF"))

因此我们可以看出，对于实现少量方法的类，我们可以用闭包代替。