Python 闭包及陷阱

Python语言是支持函数式编程的,我们可以在一个函数的函数体中定义另一个完整的函数,甚至返回这个函数.在函数内部定义的函数和外部定义的函数是相同的,唯一的区别就是在函数内部定义的函数是不能被外部访问的.

1. 闭包的概念

闭包(Closure):内层函数引用了外层函数的变量(包括它的参数),然后返回内层函数的情况,这就是闭包.
在通过Python的语言介绍一下，一个闭包就是你调用了一个函数A，这个函数A返回了一个函数B给你。这个返回的函数B就叫做闭包。你在调用函数A的时候传递的参数就是自由变量。

def func(name):
    def inner_func(age):
        print('name:', name, 'age:', age)
    return inner_func

bb = func('tracydzf')
bb(24)

2. 为什么使用闭包

基于上面的介绍，不知道读者有没有感觉这个东西和类有点相似，相似点在于他们都提供了对数据的封装。不同的是闭包本身就是个方法。和类一样，我们在编程时经常会把通用的东西抽象成类，（当然，还有对现实世界——业务的建模），以复用通用的功能。闭包也是一样，当我们需要函数粒度的抽象时，闭包就是一个很好的选择。

在这点上闭包可以被理解为一个只读的对象，你可以给他传递一个属性，但它只能提供给你一个执行的接口。因此在程序中我们经常需要这样的一个函数对象——闭包，来帮我们完成一个通用的功能，比如后面会提到的——装饰器

3. 使用闭包

第一种场景，在python中很重要也很常见的一个使用场景就是装饰器，Python为装饰器提供了一个很友好的“语法糖”——@，让我们可以很方便的使用装饰器，装饰的原理不做过多阐述，简言之你在一个函数func上加上@decorator_func, 就相当于decorator_func(func):

def decorator_func(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@decorator_func
def func(name):
    print('my name is', name)

# 等价于
decorator_func(func)

func("tracydzf")

在装饰器的这个例子中，闭包（wrapper）持有了外部的func这个参数，并且能够接受外部传过来的参数，接受过来的参数在原封不动的传给func，并返回执行结果。
这是个简单的例子，稍微复杂点可以有多个闭包，比如经常使用的那个LRUCache的装饰器，装饰器上可以接受参数@lru_cache(expire=500)这样。实现起来就是两个闭包的嵌套:

def lru_cache(expire=5):
    # 默认5s超时
    def func_wrapper(func):
        def inner(*args, **kwargs):
            # cache 处理 bala bala bala
            return func(*args, **kwargs)
        return inner
    return func_wrapper

@lru_cache(expire=10*60)
def get(request, pk):
    # 省略具体代码
    return response()

闭包的陷阱

先看代码

# 希望一次返回3个函数，分别计算1x1,2x2,3x3:  
def count():  
    fs = []  
    for i in range(1, 4):  
        def f():  
             return i*i  
        fs.append(f)  
    return fs  

f1, f2, f3 = count()  

print(f1(), f2(), f3())

得到的结果是 9 9 9

Python语言的特性所致.当count()函数返回三个函数时,这三个变量所引用的变量i的值已经变成了3,因为在返回的时候三个函数并没有被调用,所以此时它们并没有及时计算它们对应的i乘以i的值,等到三个函数都返回时,然后调用三个函数,此时i的值已经为3,计算i乘以i的值自然就都是9了.

所以在返回闭包的情况下,我们一定要注意的一点就是:
返回函数千万不要引用任何一个循环变量,或者在之后会发生改变的变量.

当然对于这种情况我们还是有解决方法的.我们在内层函数f()内再定义一个内层函数g(),用这个函数的参数绑定循环变量的当前值,这样的话,无论循环变量之后如何改变,每一次循环中的循环变量i的值就都保存在了第三层函数g()中,如此得到了我们期望的输出结果.

def count():
    fs = []
    for i in range(1, 4):
        def f(j):
             def g():
                 return j*j
             return g
        fs.append(f(i))
    return fs

f1, f2, f3 = count()

print(f1(), f2(), f3())

程序的执行结果：1 4 9

如果嫌这段代码过于臃肿,可以考虑使用lambda表达式进行缩减.

def create_multipliers():

    return [lambda x, i=i : i * x for i in range(5)]

for i in create_multipliers():
    print(i(2))

1. 闭包的概念

2. 为什么使用闭包

3. 使用闭包

闭包的陷阱

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