Python中如何理解闭包

2022-04-06 00:35:30 阅读：164 来源： 互联网

标签：闭包函数 Python amount 理解 print balance 变量

闭包，是函数式编程中的一个较难理解的概念，JavaScript、Python、Perl、Object-C等很多语言都支持闭包。

说白了， 闭包就是函数嵌套函数，在函数中定义并返回另一个函数。
例如：

def func1():
    def func2():
        pass
    return func2

通常情况下，我们的函数直接定义在模块中，模块中的变量称为全局变量，用户及任何函数都可以直接使用并修改。
如果把模块比作大厅的话，那么闭包就是包间。闭包中的变量，则只有内部函数能直接使用。
例如：

printer1 = '打印机1'  # 全局变量，用户及所有函数可以使用和修改

def room1():   # 闭包函数
     printer2 = '打印机2'  # 闭包函数中的变量称为 自由变量
     
    def a():
        pc1 = '电脑1'   # 局部变量，只有当前函数使用
        print('我可以使用全局变量', printer1)
        print('我可以使用自由变量', printer2)
        print('我可以使用自己的局部变量', pc1)

    return a  # 不return 函数 a，则用户没办法使用这个函数
        
def b():
    pc1 = '电脑2'   # 局部变量，只有当前函数使用
    print('我可以使用全局变量', printer1)
    print('我可以使用自己的局部变量', pc2)

a = room1()  # 调用闭包函数返回内部函数
a()  # 内部函数可以使用room1中的变量printer2
b()  # 调用普通函数b，b没办法使用room1中的变量

作用域链的原则是内部可以使用外部变量，外部不能使用内部变量。
使用闭包函数可以为函数开辟一个独立空间，其中的变量外部无法直接使用，只能通过函数a间接使用。因此闭包可以起到隐藏变量的作用，可以防止变量被修改和破坏。

为什么闭包函数room1中的变量printer2不是局部变量而称为“自由变量”呢？
我们知道，函数调用结束后即终止，其中的局部变量会被清理。如调用b函数结束后，其中的局部变量pc1就会清理回收（下次调用重新创建）。
而闭包函数room1调用后得到a函数，此时room1函数已经调用结束，但由于a函数还要使用变量printer2，因此printer2不会被清理，而是一直为a函数保留着。
因此，闭包会加大内存开销，甚至造成内存泄露。
然而隐藏和保护变量是很重要的，比如一个存钱和取钱的功能，两个都使用需要一个名为balance的余额变量，如果使用全局变量，示例如下：

balance = 0  # 初始余额

def save(amount):   # 存钱
    global balance    # 非容器全局变量，需要显示声明其为全局变量才能修改
    if amount > 0:
        balance += amount  # 余额增加
        print('存入 %d 当前余额 %d' %(amount, balance))
    else:
        print('amount必须大于0')

def draw(amount):  # 取钱
    global balance
    if amount > 0:
        if balance > amount:
            balance -= amount  # 余额减少
            print('取出 %d 当前余额 %d' % (amount, balance))
        else:
            print('余额不足')
    else:
        print('amount必须大于0')

amount = 1000000  # 直接修改余额
draw(200)

对于非容器（如列表、字典）类型的变量balance，不能直接进行修改。
在函数中如果直接使用如balance += amount则会视为新建了一个同名的局部变量。
因此需要使用global balance进行声明其为全局变量。

使用全局变量的危险是，用户可以直接修改amount的值，不经过save存钱，便可任意draw取钱。
我们可以使用闭包来隐藏balance变量，例如：

def bank():
    balance = 0  # 初始余额

    def save(amount):   # 存钱
        nonlocal balance  # 声明不是save中的局部变量，即bank中的自由变量balance
        if amount > 0:
            balance += amount  # 余额增加
            print('存入 %d 当前余额 %d' %(amount, balance))
        else:
            print('amount必须大于0')

    def draw(amount):  # 取钱
        nonlocal balance  # 声明是bank中的自由变量
        if amount > 0:
            if balance > amount:
                balance -= amount  # 余额减少
                print('取出 %d 当前余额 %d' % (amount, balance))
            else:
                print('余额不足')
        else:
            print('amount必须大于0')
    return save, draw  # 返回两个函数，以使得用户可以使用这两个函数

save, draw = bank()  # 使用闭包得到两个功能函数
save(100)  # 存钱
draw(200)  # 取钱 （显示余额不足）

同全局变量一样，如果save、draw中直接修改balance，同样会视为新建了一个同名的局部变量，此时需要使用nonlocal来声明其不是局部变量。

为什么我们在Python中很少用到闭包？因为Python还支持类和对象呀，使用类可以轻松实现独立空间和变量私有问题。

在Python中，闭包常用作装饰器，在一个装饰器函数中定义一个新的函数来替代原函数。

标签：闭包,函数,Python,amount,理解,print,balance,变量
来源： https://www.cnblogs.com/superhin/p/16104662.html

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