python學(xué)科中的閉包是什么？

為了Python的自學(xué)黨們，黑馬真的是拼了！我們不僅有“人工智能+Python學(xué)習(xí)路線(xiàn)圖”，還根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出學(xué)習(xí)Python中遇到的技術(shù)問(wèn)題，想詳細(xì)了解，從這篇文章開(kāi)始吧?。。?/p>

python學(xué)科中的閉包是什么？

*Python中的閉包不是一個(gè)一說(shuō)就能明白的概念，但是隨著你往學(xué)習(xí)的深入，無(wú)論如何你都需要去了解這么一個(gè)東西。

閉包的概念

我們嘗試從概念上去理解一下閉包。

在一些語(yǔ)言中，在函數(shù)中可以（嵌套）定義另一個(gè)函數(shù)時(shí)，如果內(nèi)部的函數(shù)引用了外部的函數(shù)的變量，則可能產(chǎn)生閉包。閉包可以用來(lái)在一個(gè)函數(shù)與一組“私有”變量之間創(chuàng)建關(guān)聯(lián)關(guān)系。在給定函數(shù)被多次調(diào)用的過(guò)程中，這些私有變量能夠保持其持久性。

—— 維基百科

用比較容易懂的人話(huà)說(shuō)，就是當(dāng)某個(gè)函數(shù)被當(dāng)成對(duì)象返回時(shí)，夾帶了外部變量，就形成了一個(gè)閉包。看例子。

def make_printer(msg):

   def printer():

       print msg  # 夾帶私貨（外部變量）

   return printer  # 返回的是函數(shù)，帶私貨的函數(shù)

printer = make_printer('Foo!')

printer()

支持將函數(shù)當(dāng)成對(duì)象使用的編程語(yǔ)言，一般都支持閉包。比如Python, JavaScript。

如何理解閉包

閉包存在有什么意義呢？為什么需要閉包？

我個(gè)人認(rèn)為，閉包存在的意義就是它夾帶了外部變量（私貨），如果它不夾帶私貨，它和普通的函數(shù)就沒(méi)有任何區(qū)別。同一個(gè)的函數(shù)夾帶了不同的私貨，就實(shí)現(xiàn)了不同的功能。其實(shí)你也可以這么理解，閉包和面向接口編程的概念很像，可以把閉包理解成輕量級(jí)的接口封裝。

接口定義了一套對(duì)方法簽名的約束規(guī)則。

def tag(tag_name):

   def add_tag(content):

       return "<{0}>{1}</{0}>".format(tag_name, content)

   return add_tag

content = 'Hello'

add_tag = tag('a')print add_tag(content)#<a>Hello</a>

add_tag = tag('b')print add_tag(content)#<b>Hello</b>

在這個(gè)例子里，我們想要一個(gè)給content加tag的功能，但是具體的tag_name是什么樣子的要根據(jù)實(shí)際需求來(lái)定，對(duì)外部調(diào)用的接口已經(jīng)確定，就是add_tag(content)。如果按照面向接口方式實(shí)現(xiàn)，我們會(huì)先把a(bǔ)dd_tag寫(xiě)成接口，指定其參數(shù)和返回類(lèi)型，然后分別去實(shí)現(xiàn)a和b的add_tag。

但是在閉包的概念中，add_tag就是一個(gè)函數(shù)，它需要tag_name和content兩個(gè)參數(shù)，只不過(guò)tag_name這個(gè)參數(shù)是打包帶走的。所以一開(kāi)始時(shí)就可以告訴我怎么打包，然后帶走就行。

上面的例子不太生動(dòng)，其實(shí)在我們生活和工作中，閉包的概念也很常見(jiàn)。比如說(shuō)手機(jī)撥號(hào)，你只關(guān)心電話(huà)打給誰(shuí)，而不會(huì)去糾結(jié)每個(gè)品牌的手機(jī)是怎么實(shí)現(xiàn)的，用到了哪些模塊。再比如去餐館吃飯，你只要付錢(qián)就可以享受到服務(wù)，你并不知道那桌飯菜用了多少地溝油。這些都可以看成閉包，返回來(lái)的是一些功能或者服務(wù)（打電話(huà)，用餐），但是這些功能使用了外部變量（天線(xiàn)，地溝油等等）。

你也可以把一個(gè)類(lèi)實(shí)例看成閉包，當(dāng)你在構(gòu)造這個(gè)類(lèi)時(shí)，使用了不同的參數(shù)，這些參數(shù)就是閉包里的包，這個(gè)類(lèi)對(duì)外提供的方法就是閉包的功能。但是類(lèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于閉包，因?yàn)殚]包只是一個(gè)可以執(zhí)行的函數(shù)，但是類(lèi)實(shí)例則有可能提供很多方法。

何時(shí)使用閉包

其實(shí)閉包在Python中很常見(jiàn)，只不過(guò)你沒(méi)特別注意這就是一個(gè)閉包。比如Python中的裝飾器Decorator，假如你需要寫(xiě)一個(gè)帶參數(shù)的裝飾器，那么一般都會(huì)生成閉包。

為什么？因?yàn)镻ython的裝飾器是一個(gè)固定的函數(shù)接口形式。它要求你的裝飾器函數(shù)（或裝飾器類(lèi)）必須接受一個(gè)函數(shù)并返回一個(gè)函數(shù)：

# how to definedef wrapper(func1):  # 接受一個(gè)callable對(duì)象

    return func2 # 返回一個(gè)對(duì)象，一般為函數(shù)

    #how to usedef target_func(args): # 目標(biāo)函數(shù)

   pass# 調(diào)用方式一，直接包裹

result = wrapper(target_func)(args)

# 調(diào)用方式二，使用@語(yǔ)法，等同于方式一@wrapperdef target_func(args):

   pass

result = target_func()

那么如果你的裝飾器如果帶參數(shù)呢？那么你就需要在原來(lái)的裝飾器上再包一層，用于接收這些參數(shù)。這些參數(shù)（私貨）傳遞到內(nèi)層的裝飾器里后，閉包就形成了。所以說(shuō)當(dāng)你的裝飾器需要自定義參數(shù)時(shí)，一般都會(huì)形成閉包。（類(lèi)裝飾器例外）

def html_tags(tag_name):

   def wrapper_(func):

       def wrapper(*args, **kwargs):

           content = func(*args, **kwargs)

           return "<{tag}>{content}</{tag}>".format(tag=tag_name,content=content)

       return wrapper

   return wrapper_

@html_tags('b')def hello(name='Toby'):

   return 'Hello {}!'.format(name)

# 不用@的寫(xiě)法如下# hello = html_tag('b')(hello)# html_tag('b') 是一個(gè)閉包，它接受一個(gè)函數(shù)，并返回一個(gè)函數(shù)print hello()  # <b>Hello Toby!</b>printhello('world')  # <b>Helloworld!</b>

關(guān)于裝飾器的更深入剖析，可以看我寫(xiě)的另外一篇博客。

再深入一點(diǎn)

其實(shí)也不必太深入，理解這上面的概念，很多看起來(lái)頭疼的代碼也不過(guò)如此。

下面讓我們來(lái)了解一下閉包的包到底長(zhǎng)什么樣子。其實(shí)閉包函數(shù)相對(duì)與普通函數(shù)會(huì)多出一個(gè)__closure__的屬性，里面定義了一個(gè)元組用于存放所有的cell對(duì)象，每個(gè)cell對(duì)象一一保存了這個(gè)閉包中所有的外部變量。

>>> def make_printer(msg1, msg2):

   def printer():

       print msg1, msg2

   return printer>>> printer = make_printer('Foo', 'Bar')  # 形成閉包>>> printer.__closure__  # 返回cell元組

(<cell at 0x03A10930: str object at0x039DA218>, <cell at 0x03A10910: str object at 0x039DA488>)

>>> printer.__closure__[0].cell_contents  # 第一個(gè)外部變量'Foo'>>> printer.__closure__[1].cell_contents  # 第二個(gè)外部變量'Bar'

作者：黑馬程序員python培訓(xùn)學(xué)院
首發(fā)：http://cloud.itheima.cn/