Python 闭包详解

文章目录

• 一、什么是闭包
• • 1.示例测试
• 二、闭包的作用
• 三、闭包的使用场景
• 四、闭包语法规范
• • 1.基础闭包
  • 2.带有参数和操作的闭包
• 五、闭包代码示例
• 六、总结闭包和全局变量的区别

闭包是一个相对高级且功能强大的概念，它允许你保留函数的状态。

一、什么是闭包

闭包指的是满足以下几个条件的函数：

1. 必须有一个内嵌函数。
2. 内嵌函数必须引用外部函数中的变量。
3. 外部函数的返回值必须是内嵌函数。

简而言之，闭包就是由函数以及创建该函数时存在的自由变量组成的实体。

1.示例测试

按照如上写法，第一个内部函数定义完成之后，外部函数进行return了，那么就不会走后边的内部函数了。

如何能实现两个函数都走呢，后边将给出示例。

二、闭包的作用

闭包主要有以下几个作用：

• 数据封装：闭包可以用于封装私有数据，只暴露有限的接口供外界访问。
• 保持变量状态：闭包允许函数记住和访问其词法作用域中的变量，即使函数在其作用域之外执行。
• 延迟计算：通过闭包可以推迟计算的执行，直到真正需要结果时。

三、闭包的使用场景

闭包常见的使用场景包括：

• 装饰器：在不修改原有函数代码的情况下，增加额外的功能。
• 回调函数：封装了状态的函数可以作为回调函数传递给某些操作。
• 函数工厂：根据输入参数的不同返回不同行为的函数。

四、闭包语法规范

要创建闭包，需要遵循以下语法规范：

1. 定义外部函数。
2. 在外部函数内定义内部函数。
3. 内部函数引用外部函数的变量。
4. 外部函数返回内部函数。

1.基础闭包

def outer_function(msg):
    # 外部函数的变量
    message = msg

    # 内部函数
    def inner_function():
        # 内部函数使用了外部函数的变量
        print(message)

    # 外部函数返回内部函数
    return inner_function

# 创建闭包实例
my_func = outer_function("Hello, World!")
# 调用内部函数
my_func()

• outer_function是外部函数，它接受一个参数msg并将其赋值给局部变量message。
• inner_function是内部函数，它访问了外部函数的局部变量message。
• 最后，outer_function返回了inner_function，但没有执行它（即没有使用inner_function()）。

当outer_function被调用并赋值给my_func时，它实际上返回了一个inner_function的实例，这个实例记住了message的值，即使在outer_function执行完毕之后。

2.带有参数和操作的闭包

闭包也可以进行更复杂的操作，比如下面的例子展示了如何使用闭包来创建一个简单的计数器函数，该计数器可以增加或减少数值。

def counter(initial_value=0):
    count = [initial_value]  # 使用列表来存储计数值，以便在内部函数中修改

    def increment():
        # 增加计数
        count[0] += 1
        return count[0]

    def decrement():
        # 减少计数
        count[0] -= 1
        return count[0]

    # 返回两个内部函数
    return increment, decrement

# 创建闭包实例
inc, dec = counter(10)

# 使用闭包
print(inc())  # 输出: 11
print(dec())  # 输出: 10

• counter函数根据初始值创建了一个计数器。
• 它定义了两个内部函数：increment和decrement，这两个函数都能够修改外部函数counter中的count列表。

通过返回这两个内部函数，我们可以创建具有特定初始值的计数器，并且可以独立地增加或减少计数值。

五、闭包代码示例

下面是一个简单的闭包示例，演示如何使用闭包来创建一个简单的计数器。

def counter(start=0):
    count = [start]
    
    def increment():
        count[0] += 1
        return count[0]
    
    return increment

# 创建一个从1开始计数的计数器
my_counter = counter(1)

print(my_counter())  # 输出: 2
print(my_counter())  # 输出: 3

• counter函数是外部函数
• increment是内部函数

increment函数引用了counter函数作用域中的count变量，并且counter函数返回了increment函数。这样，即使counter函数的执行已经结束，increment函数仍然可以访问和修改count变量。

六、总结闭包和全局变量的区别

闭包是Python中一个非常有用的特性，它允许函数记住其外部变量的状态，提供了一种封装数据和功能的强大方式。
通过理解和掌握闭包，可以在讨论闭包和全局变量时，理解它们各自的优势和局限性是非常重要的。以下是通过表格形式比较闭包和全局变量的利弊：

总结来说，闭包提供了更好的封装性和模块化能力，有助于提高代码的可维护性和复用性，但可能会增加内存使用和调试的复杂性。
相比之下，全局变量虽然在某些情况下可以简化代码，但它们的使用需要更加小心，以避免引入维护和调试上的问题。
正确的选择取决于具体的应用场景以及对封装性、可维护性和性能等因素的权衡。编写出更加灵活和强大的Python代码。