Python - 閉包Closure

Jason_Geng 發布于2019-07-30 17:52 / 554人閱讀

摘要：恩如期來啦閉包一函數作為返回值介紹閉包之前，先了解一下函數作為返回值的情況。例如之前介紹的裝飾器中，就出現了將函數作為返回值。當執行時，相當于執行，且包含。允許使用關鍵字創造匿名函數。例如調用默認可以把匿名函數作為返回值返回，例如

恩~ 如期來啦“閉包”~

一、函數作為返回值

介紹“閉包”之前，先了解一下函數作為返回值的情況。
高階函數除了可以接收函數作為參數外，還可以把函數作為結果值返回。例如之前介紹的裝飾器中，就出現了將函數作為返回值。

二、閉包 1、產生閉包的條件以及作用

什么是閉包？
當在函數中嵌套另一個函數時，如果內部函數引用了外部函數的變量，則可能產生閉包。
所以閉包產生的三個條件（缺一不可）：

1、必須嵌套一個內部函數

2、內部函數必須引用外部函數的變量

3、外部函數必須返回內部函數

那為什么要試用閉包，閉包的作用呢？

1、閉包可以根據外部函數的局部變量來得到不同的結果

2、當閉包執行完成后，仍可以保持當前的運行環境，執行結果依賴于該函數上一次的運行結果

2、閉包舉例

栗子一：求序列之和

>>> def calc_sum(*args):
...     ax = 0
...     for n in args:
...         ax = ax + n
...     return ax  # 返回變量
...
>>> calc_sum(1,2,3)
6

但是，現在如果要求不需要立即取得求和結果，而是在后面的代碼中，根據需要再計算，該怎么弄呢？
我們可以不返回求和的結果，而返回求和的函數，如下：

>>>def lazy_sum(*args):
...    def sum():            # sum()是內部函數，可以利用外部函數的參數
...        ax = 0
...        for n in args:    # sum()中使用外部函數的局部變量
...            ax = ax + n 
...        return ax
...    return sum            # 形成閉包，此時，*args保存在返回的函數中
...
>>>f = lazy_sum(1,3,5,7,9)
>>>f          # 此時返回的是求和函數
>>> f()       # 調用函數f()時，才真正計算求和的結果
25

注意：

lazy_sum()函數的內部執行順序，執行f時，運行到return sum處，*args保存在返回函數中，返回的是sum()函數。當執行f()時，相當于執行sum()，且包含*args。

當我們調用lazy_sun()時，每次都會返回一個新的函數，即使傳入相同的參數，但是f()調用結果不影響。

我們來驗證第二點：

# 但是調用 f1() 與f2()的調用結果互不影響
>>> f1 = lazy_sum(1,3,5,7,9)
>>> f2 = lazy_sum(1,3,5,7,9)
>>> f1
.sum at 0x013DD618>
>>> f2
.sum at 0x02F92DF8>
>>> f1 == f2
False
>>> f1() == f2()
True
>>> f1()
25
>>> f2()
25
>>> id(f1())
1627215984
>>> id(f2())
1627215984

說明：f1與f2返回函數的位置不一樣，所以f1==f2返回結果為False。
但是不影響最后的執行結果，f1()與f2()的執行結果均為25，且用id()進行查看，指向是同一塊區域。

栗子二：

def count():
    fs = []
    for i in range(1, 4):
        def f():         # 返回函數f()放在循環里
            return i*i
    fs.append(f)
    return fs
f1, f2, f3 = count()

實際執行結果為：f1=9 f2=9 f3=9
可能與實際想的（[1,4,9]）有點不一樣。因為f()函數放在了for循環里，只有當循環結束后，最后才返回i=3的執行結果9。
所以返回函數最好不要引用任何循環變量，或者說后續可能變化的量。那如何來修改呢？

def count():
    def f(j):
        def g():
            return j*j      # 形成閉包
        return g
    fs = []
    for i in range(1, 4):
        fs.append(f(i))      # 一個i值進入后，f(i)立刻被執行，并加入到fs中
    return fs

f1, f2, f3 = count()  # 返回函數g沒有引用j

最后結果：[1,4,9] 即f1=1 f2=4 f3=9

三、匿名函數lambda

定義：匿名函數指一類無需定義標識符函數名的函數或者子程序。Python允許使用lambda關鍵字創造匿名函數。

語法：lambda 參數:表達式
或者 lambda 形參1,…,形參n : function(形參),入參1,…,入參n

注意：1、lambda函數可以接收任意多個參數并且返回單個表達式的值；
2、lambda中不能包含命令，返回的表達式不能超過一個。

優點：1、可以省去定義函數的過程，精簡代碼；
2、對于一些抽象的、不會重復使用的函數可以用lambda進行定義。

例子：

>>> list( map( lambda x: x*x ,[1,2,3] ) )
[1, 4, 9]

其中lamdba x : x*x 實現的是：def f(x): return x*x 的功能。

可以把匿名函數賦值給一個變量，再利用變量調用該函數。例如：

>>> f = lambda x:x*x  
>>> f(5) # 調用
>>> g = lambda x,y=2 : x*y
>>> g(2,4)
8
>>> g(2)    # 默認y=2
4

可以把匿名函數作為返回值返回，例如：

return lambda x:x*x

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