1.什么是閉包

當(dāng)我們?cè)谕獠亢瘮?shù)中定義了一個(gè)內(nèi)部函數(shù)，并且內(nèi)部函數(shù)能夠讀取到外部函數(shù)內(nèi)的變量，這種函數(shù)我們就稱為閉包。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，閉包就是能夠讀取外部函數(shù)內(nèi)的變量的函數(shù)。

閉包的架子大概是這樣：

def demo_outer(x):
    def demo_inner(y):
        print("x的值：{}, y的值：{}, x + y 的值：{}".format(x, y, x + y))
    return demo_inner
do = demo_outer(12)
do(34)

上面代碼執(zhí)行結(jié)果如下：

x的值：12, y的值：34, x + y 的值：46

上面的閉包代碼，和我們之前學(xué)習(xí)的裝飾器類似，我們?cè)谕獠亢瘮?shù) demo_outer 下定義了一個(gè)內(nèi)部函數(shù) demo_inner ，并且外部函數(shù)的返回值就是內(nèi)部函數(shù)，同時(shí)在內(nèi)部函數(shù)中，我們引用到了外部函數(shù)的變量 x ，而閉包的作用就是可以將外層函數(shù)的變量保存在內(nèi)存中而不被銷毀。

2.閉包的實(shí)例

我們先準(zhǔn)備一個(gè)函數(shù)add()，每次調(diào)用該函數(shù)都只能傳一個(gè)數(shù) num ，每次返回的結(jié)果都是基于上一次結(jié)果的值 sum 進(jìn)行累加操作。例如，sum的默認(rèn)值為0，如果我們依次調(diào)用 add(10)、add(20)、add(30) 后，期望得到的最終結(jié)果是 sum = 60。

對(duì)于該問(wèn)題，因?yàn)樾枰诤瘮?shù)內(nèi)部對(duì)函數(shù)外部的變量進(jìn)行處理，我們可能會(huì)考慮使用 global 來(lái)處理。

sum = 0
def get_add_sum(num):
    global sum
    sum += num
    return sum
print(get_add_sum(10))  # 輸出：10
print(get_add_sum(20))  # 輸出：30
print(get_add_sum(30))  # 輸出：60
print(sum)  # 輸出：60

上面代碼中，我們?cè)诤瘮?shù)中通過(guò)全局變量 global 將 sum 聲明為全局變量，最終返回的結(jié)果也符合我們的期望。但因?yàn)槿肿兞刻`活了，不同模塊函數(shù)都能自由訪問(wèn)到全局變量，所以一般不推薦在函數(shù)內(nèi)部中定義全局變量。

對(duì)于上面的問(wèn)題，除了使用全局變量外，我們還可以通過(guò) 閉包 來(lái)實(shí)現(xiàn)。

sum = 0
def get_add_sum(sum):
    def add_num(num):
        nonlocal sum
        sum += num
        return sum
    return add_num

add = get_add_sum(sum)
print(add(10))  # 輸出：10
print(add(20))  # 輸出：30
print(add(30))  # 輸出：60

print(sum)  # 輸出：0

在上面的閉包函數(shù)中，定義了外層函數(shù)和內(nèi)層嵌套函數(shù)，執(zhí)行過(guò)程中，調(diào)用外層函數(shù) get_add_sum 返回的就是內(nèi)層嵌套函數(shù) add_num ，因?yàn)镻ython中函數(shù)也是對(duì)象，所以可以直接返回 add_num 。

而在內(nèi)層嵌套函數(shù)中則實(shí)現(xiàn)了我們想要的累加操作，在這里我們需使用關(guān)鍵字 nonlocal 來(lái)聲明外層函數(shù)中的變量，否則無(wú)法對(duì)外層函數(shù)中的變量進(jìn)行修改，其作用域只在閉包函數(shù)里面，所以當(dāng)我們?cè)谧詈蟠蛴?sum 最終結(jié)果，輸出的仍然是其初始值 0 。

我們?cè)賮?lái)看一個(gè)例子：

def outer():
    res = []
    for i in range(3):
        print("外部的i值：{}".format(i))
        def inner(x):
            print("內(nèi)部的i值：{}".format(i))
            return i + x
        res.append(inner)
    return res

temp = outer()
res = [i(10) for i in temp]
print(res)

上面代碼的執(zhí)行結(jié)果如下：

外部的i值：0
外部的i值：1
外部的i值：2
內(nèi)部的i值：2
內(nèi)部的i值：2
內(nèi)部的i值：2
[12, 12, 12]

可以看到 res 的結(jié)果并不是 [10, 11, 12] ，因?yàn)?i 是外層函數(shù)的變量，并且其值是按 0，1，2 變化，因?yàn)樵摵瘮?shù)中無(wú)法保存外層函數(shù)的變量，故對(duì)于內(nèi)部函數(shù)，其實(shí)際只能訪問(wèn)到最后外部變量的值 2 ，導(dǎo)致最終結(jié)果為：[12, 12, 12]。

在這里，我們可以使用閉包來(lái)保存函數(shù)的外部變量，修改代碼如下：

def outer(i):
    print("外部的i值：{}".format(i))
    def inner(x):
        print("內(nèi)部的i值：{}".format(i))
        return i + x
    return inner

def demo():
    res = []
    for i in range(3):
        res.append(outer(i))
    return res

temp = demo()
res = [i(10) for i in temp]
print(res)

上面代碼的執(zhí)行結(jié)果如下：

外部的i值：0
外部的i值：1
外部的i值：2
內(nèi)部的i值：0
內(nèi)部的i值：1
內(nèi)部的i值：2
[10, 11, 12]

3.閉包和裝飾器的區(qū)別

在Python中，閉包傳遞的參數(shù)是變量，裝飾器傳遞的參數(shù)是函數(shù)對(duì)象，它們只是在傳參內(nèi)容上有不同。那么裝飾器是不是屬于閉包的一種呢，我們要怎么判斷一個(gè)函數(shù)是否是閉包呢？

我們可以打印 閉包 和 裝飾器 的屬性 __closure__ ，如果一個(gè)函數(shù)是閉包，那么查看該屬性將會(huì)返回一個(gè)cell對(duì)象組成的tuple對(duì)象。

def demo_outer(x):
    """
    閉包
    """
    def demo_inner(y):
        print("x的值：{}, y的值：{}, x + y 的值：{}".format(x, y, x + y))
    return demo_inner
def demo_decorator(func):
    """
    裝飾器
    """
    def wrapper(*args, **kwargs):
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@demo_decorator
def method():
    pass

do = demo_outer(5)  # 閉包
print("閉包的屬性：{}".format(do.__closure__))
dd = demo_decorator(method)  # 裝飾器
print("裝飾器的屬性：{}".format(dd.__closure__))

執(zhí)行結(jié)果如下：

閉包的屬性：(<cell at 0x0000023F48C3C8E8: int object at 0x00007FF92017D4A0>,)
裝飾器的屬性：(<cell at 0x0000023F48C3C8B8: function object at 0x0000023F48CB97B8>,)

所以結(jié)合上面的結(jié)果，我們也可以這樣理解：裝飾器本質(zhì)上就是一個(gè)閉包函數(shù)，它只是一個(gè)傳遞函數(shù)對(duì)象的閉包函數(shù)。