Python 闭包详解

码农世界 2024-06-18 后端 123 次浏览 0个评论

文章目录

一、什么是闭包

1.示例测试
二、闭包的作用
三、闭包的使用场景
四、闭包语法规范

1.基础闭包
2.带有参数和操作的闭包
五、闭包代码示例

六、总结闭包和全局变量的区别

闭包是一个相对高级且功能强大的概念，它允许你保留函数的状态。

一、什么是闭包

闭包指的是满足以下几个条件的函数：

必须有一个内嵌函数。
内嵌函数必须引用外部函数中的变量。
外部函数的返回值必须是内嵌函数。

简而言之，闭包就是由函数以及创建该函数时存在的自由变量组成的实体。

1.示例测试

按照如上写法，第一个内部函数定义完成之后，外部函数进行return了，那么就不会走后边的内部函数了。

如何能实现两个函数都走呢，后边将给出示例。

二、闭包的作用

闭包主要有以下几个作用：

数据封装：闭包可以用于封装私有数据，只暴露有限的接口供外界访问。
保持变量状态：闭包允许函数记住和访问其词法作用域中的变量，即使函数在其作用域之外执行。

延迟计算：通过闭包可以推迟计算的执行，直到真正需要结果时。

三、闭包的使用场景

闭包常见的使用场景包括：

装饰器：在不修改原有函数代码的情况下，增加额外的功能。
回调函数：封装了状态的函数可以作为回调函数传递给某些操作。

函数工厂：根据输入参数的不同返回不同行为的函数。

四、闭包语法规范

要创建闭包，需要遵循以下语法规范：

定义外部函数。
在外部函数内定义内部函数。
内部函数引用外部函数的变量。
外部函数返回内部函数。

1.基础闭包

def outer_function(msg):
    # 外部函数的变量
    message = msg
    # 内部函数
    def inner_function():
        # 内部函数使用了外部函数的变量
        print(message)
    # 外部函数返回内部函数
    return inner_function
# 创建闭包实例
my_func = outer_function("Hello, World!")
# 调用内部函数
my_func()

outer_function是外部函数，它接受一个参数msg并将其赋值给局部变量message。
inner_function是内部函数，它访问了外部函数的局部变量message。

最后，outer_function返回了inner_function，但没有执行它（即没有使用inner_function()）。

当outer_function被调用并赋值给my_func时，它实际上返回了一个inner_function的实例，这个实例记住了message的值，即使在outer_function执行完毕之后。

2.带有参数和操作的闭包

闭包也可以进行更复杂的操作，比如下面的例子展示了如何使用闭包来创建一个简单的计数器函数，该计数器可以增加或减少数值。

def counter(initial_value=0):
    count = [initial_value]  # 使用列表来存储计数值，以便在内部函数中修改
    def increment():
        # 增加计数
        count[0] += 1
        return count[0]
    def decrement():
        # 减少计数
        count[0] -= 1
        return count[0]
    # 返回两个内部函数
    return increment, decrement
# 创建闭包实例
inc, dec = counter(10)
# 使用闭包
print(inc())  # 输出: 11
print(dec())  # 输出: 10

counter函数根据初始值创建了一个计数器。

它定义了两个内部函数：increment和decrement，这两个函数都能够修改外部函数counter中的count列表。

通过返回这两个内部函数，我们可以创建具有特定初始值的计数器，并且可以独立地增加或减少计数值。

五、闭包代码示例

下面是一个简单的闭包示例，演示如何使用闭包来创建一个简单的计数器。

def counter(start=0):
    count = [start]
    
    def increment():
        count[0] += 1
        return count[0]
    
    return increment
# 创建一个从1开始计数的计数器
my_counter = counter(1)
print(my_counter())  # 输出: 2
print(my_counter())  # 输出: 3

counter函数是外部函数

increment是内部函数

increment函数引用了counter函数作用域中的count变量，并且counter函数返回了increment函数。这样，即使counter函数的执行已经结束，increment函数仍然可以访问和修改count变量。

六、总结闭包和全局变量的区别

闭包是Python中一个非常有用的特性，它允许函数记住其外部变量的状态，提供了一种封装数据和功能的强大方式。

通过理解和掌握闭包，可以在讨论闭包和全局变量时，理解它们各自的优势和局限性是非常重要的。以下是通过表格形式比较闭包和全局变量的利弊：

特性	闭包	全局变量
封装性	高。闭包可以封装状态，外部代码无法直接访问内部变量。	低。全局变量在整个程序中都可见，容易被任意修改，封装性差。
内存管理	由于闭包保持对环境的引用，可能会导致内存占用较高，但只要闭包存在，其状态就会一直保持。	全局变量始终占用内存，直到程序结束或者变量被显式删除。
可维护性	高。闭包通过减少全局变量的使用，使得代码更加模块化和可维护。	低。过多的全局变量会使得代码难以追踪和维护。
复用性	高。闭包可以根据不同的外部函数参数动态生成具有不同状态的函数。	中等。全局变量可以在多个函数间共享，但缺乏灵活性。
调试难度	中等到高。闭包的调试可能比较复杂，特别是当闭包嵌套层次较深时。	低。全局变量相对容易跟踪，但在大型项目中可能仍然困难。
风险控制	高。闭包提供了更好的控制，因为它限制了状态的访问。	低。全局变量可能被程序中任何部分意外修改，增加了出错的风险。