第六章 Python之闭包

1.前置知识

前置知识1：局部作用域的生命周期。

• 每次调用函数时，都会创建一个新的局部作用域。
• 函数执行完毕后，该作用域就会被销毁，其中的局部作用域，也会随之释放。

# 前置知识一：# 1.每次调用函数时，Python 都会为函数创建一个新的局部作用域# 2.函数执行完毕后，这个局部作用域会被销毁，其中的局部变量也会随之被释放def outer():    num = 10    num += 1    print(num)# 调用3次函数，结果都是11，验证局部作用域执行完会被销毁，如果没有销毁，num会累加# 在上述代码中：每次调用 outer()，num 都会重新生成，不会保存上一次的值。 outer() # 11outer() # 11outer() # 11

前置知识2：内层函数访问外层变量。

• 内层函数可以访问到外层函数作用域中的变量。
• 访问外层变量不用nonlocal，修改外层变量时要使用nonlocal。

# 前置知识二：# 1.在 Python 中，【内层函数】可以访问其【外层函数】作用域中的变量# 2.访问外层函数变量无需使用 nonlocal；但修改外层变量时要使用 nonlocaldef outer():    num = 10    def inner():        nonlocal num        num = 90        print(1, num) # 1 90    inner()    print(2, num) # 2 90outer()

2. 什么是闭包

闭包 = 内层函数 + 被内层函数引用的外层变量。

产生闭包的三个条件如下：

1. 必须有函数嵌套。
2. 内存函数使用了外层函数的变量。
3. 外层函数返回内存函数。

# 如下代码验证了：理论上num变量应该在outer函数调用完销毁，但实际上没有。def outer():    num = 10    def inner():        nonlocal num        num += 1        print(num)    return innerf = outer()f() # 11f() # 12f() # 13

3. 闭包的基本形式

在上述代码的基础上，我们在inner函数中不仅要打印num，还要去修改num（修改时记得加nonlocal num），最终发现：num的值居然还可以一直增加。所以截至目前，证明了一件事：本应该随着outer函数调用结束而死去的num并没有死去，并且inner函数依然可以对num进行读取和修改。所以我们观察如上的代码形式，完全符合上述的闭包产生条件，所以此时就出现了闭包。

4.闭包如何保存外层变量？

外层变量会被保存到闭包单元（cell）中，例如下面代码中，那些被inner函数所使用到的outer函数中的局部变量，会被封存在闭包单元（cell）中，这些cell组成了一个__closure__元组，保存在了inner函数中。

# 什么是闭包？ ————  闭包 = 内层函数 + 被内层函数所引用的外层变量# 闭包产生的条件：#   1.要有函数嵌套。#   2.在【内层函数】中，要访问【外层函数】的变量。#   3.并且【外层函数】要返回【内层函数】。———— 只有返回了内层函数，闭包才能“活下来”def outer():    num = 10    def inner():        nonlocal num        num += 1        print(num)    return innerf = outer()f() # 11f() # 12f() # 13# 结论：# 1.outer函数中，被inner所使用到的那些变量，会被封存到【闭包单元(cell)】中。# 2.这些 cell 会组成一个 __closure__ 元组，最终放在了 inner 函数身上。# 打印 __closure__ 元组print(f.__closure__) # (<cell at 0x0000022C1A6A2CB0: int object at 0x00007FF86E93FB38>,)# 打印 __closure__ 元组中的某一项print(f.__closure__[0]) # <cell at 0x0000022C1A6A2CB0: int object at 0x00007FF86E93FB38># 打印 __closure__ 元组中的某一项的具体值print(f.__closure__[0].cell_contents) # 13

思考：内层函数inner会保存外层函数outer中所有的数据吗？

• 不会，只会保存inner所用到的数据。

def outer():    num = 10    msg = 'Hello World!'    print(msg)    def inner():        nonlocal num        num += 1        print(num)    return innerf = outer()# 发现__closure__中只有num，并没有msg。print(f.__closure__) # (<cell at 0x000001D473CC2CE0: int object at 0x00007FF86E93FAD8>,)print(f.__closure__[0]) # <cell at 0x000001D473CC2CE0: int object at 0x00007FF86E93FAD8>print(f.__closure__[0].cell_contents) # 10

5.注意点

• 每次获得一个新闭包，都是互不影响的（闭包直接是互相独立的）。

# 注意点：# 1. 调用n次外层函数，就会得到n个不同的闭包，并且这些闭包之间互不影响def outer():    num = 10    def inner():        nonlocal num        num += 1        print(num)    return innerf1 = outer()f1() # 11f1() # 12f1() # 13print('**********')f2 = outer()f2() # 11f2() # 12f2() # 13

• 外层变量为可变对象时仍互不影响。

# 2. 内层函数中用到的外层变量是可变对象，多个闭包之间依然互不影def outer():    num = []    def inner(value):        num.append(value)        print(num)    return innerf1 = outer()f1(10) # [10]f1(20) # [10, 20]f1(30) # [10, 20, 30]print('**********')f2 = outer()f2(666) # [666]

6.闭包的优缺点

优点：

1. 可以记住状态：不用全局变量，也不用写类，就能在多次调用直接保存数据。
2. 可以做配置过的函数：先传一部分参数，把环境固定住，得到一个定制版函数。
3. 可以实现简单的数据隐藏，外层变量对外不可见，只能通过内存函数访问。
4. 是装饰器（decorator）等高级用法的基础。