Python Study (04)闭包
来源:互联网 发布:烟台软件开发卖 编辑:程序博客网 时间:2024/05/02 18:50
闭包(closure)是函数式编程的重要的语法结构。函数式编程是一种编程范式 (面向过程编程和面向对象编程也都是一种编程范式)。
在面向过程编程中,我们见到过函数(function);
在面向对象编程中,我们见过对象(object)。
函数和对象的根本目的是以某种逻辑方式组织代码,并提高代码的可重复使用性(reusability)。 而闭包也是一种组织代码的结构,它同样的目的是提高了代码的可重复使用性。不同的语言实现闭包的方式不同。Python以函数对象为基础,为闭包这一语法结构提供支持的 。Python一切皆对象,
函数也是一个对象。在函数对象中,我们像使用一个普通对象一样使用函数对象,比如更改函数对象的名字,或者将函数对象作为参数进行传递。
函数对象的作用域
和其他对象一样,函数对象也有其存活的范围,也就是函数对象的作用域。
函数对象是使用def语句定义的,函数对象的作用域与def所在的层级相同。比如下面代码,我们在line_conf函数的隶属范围内定义的函数line,就只能在line_conf的隶属范围内调用。
def line_conf(): def line(x): return 2*x+1 print(line(5)) # within the scopeline_conf()print(line(5)) # 超出作用域可以看到,在line_conf()中可以调用line函数,而在作用域之外调用line将会有下面的错误: NameError: name 'line' is not defined
闭包
函数是一个对象,所以函数可以作为某个函数的返回结果。
def line_conf(): def line(x): return 2*x+1 return line #放回一个函数对象,是个函数,更是个对象my_line = line_conf() #my_line得到一个函数line的对象print(my_line(5)) # 函数对象还可以当函数来操作。
如果内置的函数line()的定义中引用了外部的变量,会发生什么呢?
def line_conf(): b = 15 def line(x): return 2*x+b return line # return a function objectb = 5my_line = line_conf()print(my_line(5))"""我们可以看到,line定义的隶属程序块中引用了高层级的变量b,**但b信息存在于line的定义之外 (b的定义并不在line的隶属程序块中)。我们称b为line的环境变量**。事实上,line作为line_conf的返回值时,line中已经包括b的取值(尽管b并不隶属于line)。上面的代码将打印25,也就是说,line所参照的b值是函数对象定义时可供参考的b值,而不是使用时的b值。"""
闭包=函数+环境变量
一个函数和它的环境变量合在一起,就构成了一个闭包(closure)。在Python中,所谓的闭包是一个包含有环境变量取值的函数对象。环境变量取值被保存在函数对象的closure属性中。比如下面的代码:
def line_conf(): b = 15 def line(x): return 2*x+b return line # return a function objectb = 5my_line = line_conf()print(my_line.__closure__)#__closure__里包含了一个元组(tuple)。print(my_line.__closure__[0].cell_contents)#这个元组中的每个元素是cell类型的对象。我们看到第一个cell包含的就是整数15,也就是我们创建闭包时的环境变量b的取值。
闭包的应用
def line_conf(a, b): def line(x): return a*x + b return lineline1 = line_conf(1, 1)line2 = line_conf(4, 5)print(line1(5), line2(5))
这个例子中,函数line与环境变量a,b构成闭包。
在创建闭包的时候,我们通过line_conf的参数a,b说明了这两个环境变量的取值,这样,我们就确定了函数的最终形式(y = x + 1和y = 4x + 5)。我们只需要变换参数a,b,就可以获得不同的直线表达函数。
由此,我们可以看到,闭包也具有提高代码可复用性的作用。如果没有闭包,我们需要每次创建直线函数的时候同时说明a,b,x。这样,我们就需要更多的参数传递,也减少了代码的可移植性。
利用闭包,我们实际上创建了泛函(line函数定义一种广泛意义的函数)。这个函数的一些方面已经确定(必须是直线),但另一些方面(比如a和b参数待定)。随后,我们根据line_conf传递来的参数,通过闭包的形式,将最终函数确定下来。
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