python 函数进阶之闭包函数
闭包函数
什么是闭包函数
如果内函数使用了外函数的局部变量，并且外函数把内函数返回出来的过程叫做闭包，里面的内函数是闭包函数。
# 外函数 outer
def outer():
# 外函数变量 num
var = '外函数局部变量'
# 内函数 inner
def inner():
# 内函数使用了外函数的变量 num
print('内函数使用了：' + var)
# 外函数将使用了外函数的局部变量的内函数返回
return inner
# 返回出的结果就是内函数 inner，现在inner就是一个闭包函数
func = outer()
# 执行返回出的 inner 函数
func() # 内函数使用了：外函数局部变量
下面是一个复杂的版本。
inner函数返回了函数x 和 y，x 和 y是外函数的内函数，虽然覆盖了原有的外函数的局部变量，但是这两个函数本质上还是外函数的布局变量，所以外函数返回了inner，inner就是一个闭包函数。
inner返回了外函数的x和y函数，x和y函数都是用了外函数的内函数num3，外函数返回inner，inner返回了x和y，所以变相的就是外函数返回了x和y，所以x和y也是闭包函数。
# 外函数 def outer(): # 外函数的局部变量 x = 1 y = 2 num3 = 3 # 内函数 x 重名变量 x def x(): # 调用修改了 变量 num3 nonlocal num3 num3 *= 10 print(num3) # 内函数 y 重名变量y def y(): # 调用修改了 变量num3 nonlocal num3 num3 += 10 print(num3) # 内函数inner def inner(): # 返回了同级内函数 x y return x, y # 外函数最终返回了 inner函数 return inner
判断是否是闭包函数
方法 |
作用 |
\__closure__ |
获取闭包函数使用的局部变量 |
cell_contents |
获取单元格对象当中的闭包函数 |
\__closure__
可以使用这个方法判断一个函数是否是一个闭包函数，因为闭包函数必须要使用外函数的局部变量，如果返回None就说明这个函数不是闭包函数，如果返回的是一个元组，说明这是一个闭包函数，元组中有cell单元格对象，一个单元格对象表示这个闭包函数使用了几个外函数的局部变量。
拿上述版本测试。
# 外函数 def outer(): # 外函数的局部变量 x = 1 y = 2 num3 = 3 # 内函数 x 重名变量 x def x(): # 调用修改了 变量 num3 nonlocal num3 num3 *= 10 print(num3) # 内函数 y 重名变量y def y(): # 调用修改了 变量num3 nonlocal num3 num3 += 10 print(num3) # 内函数inner def inner(): # 返回了同级内函数 x y return x, y # 外函数最终返回了 inner函数 return inner # 执行outer返回的结果是inner func = outer() # func == inner # 执行func返回的是 x y 函数 a, b = func() # 使用__closure__测试这个几个函数是否是闭包函数 print(outer.__closure__) print(func.__closure__) print(a.__closure__) print(b.__closure__) ''' 结果：除了外函数outer之外都返回了cell对象，说明inner x y 都是闭包函数 None (<cell at 0x0000022F246AECA8: function object at 0x0000022F2466C400>, <cell at 0x0000022F247F3558: function object at 0x0000022F24850730>) (<cell at 0x0000022F245D8708: int object at 0x00000000542280B0>,) (<cell at 0x0000022F245D8708: int object at 0x00000000542280B0>,) '''
cell_contents
虽然用??__closure__??获取到了闭包函数使用的元素，但是是以cell单元格对象的形式展示的，我们并不能看出这个使用的 元素到底是什么东西，可以使用??cell_contents??查看。
# 外函数 def outer(): # 外函数的局部变量 x = 1 y = 2 num3 = 3 # 内函数 x 重名变量 x def x(): # 调用修改了 变量 num3 nonlocal num3 num3 *= 10 print(num3) # 内函数 y 重名变量y def y(): # 调用修改了 变量num3 nonlocal num3 num3 += 10 print(num3) # 内函数inner def inner(): # 返回了同级内函数 x y return x, y # 外函数最终返回了 inner函数 return inner # 执行outer返回的结果是inner func = outer() # func == inner # 使用__closure__返回了闭包函数使用的局部变量 tup = func.__closure__ # 使用 cell_contents 查看这些局部变量都是些什么 res = tup[0].cell_contents print(res) res = tup[1].cell_contents print(res) ''' 结果：可以看到inner 使用的局部变量使用外函数的内函数 x 和 y None <function outer.<locals>.x at 0x0000018D5A66C400> <function outer.<locals>.y at 0x0000018D5A850730> '''
闭包函数的特点
让我们回忆一下，函数中创建的变量是一个什么变量？是一个局部变量。
局部变量的生命周期是多久？是等局部作用结束之后就会被释放掉。
如果内函数使用了外函数的局部变量，那么这个变量就与闭包函数发生了绑定关系，就延长该变量的生命周期。实际上就是内存给它存储了这个值，暂时不释放。
下面的例子中，我们调用了函数outer并赋予了参数val的值为10，但是outer执行完之后，outer的val并没有被释放，而是被闭包函数inner延长了生命周期，所以val可以一直在inner中按照调用outer函数的时候赋予的值10进行运算。
因为内函数inner使用了外函数outer的变量val，且outer返回了inner，所以inner是一个闭包函数。因为inner是一个闭包函数，当它调用outer的变量val时就会延长val的生命周期，val就不会随着outer的调用结束而被释放
而是存储在了内存当中，当inner再次使用val时，val就会将值赋予inner。
def outer(val): def inner(num): return val + num return inner func = outer(10) res = func(10) print(res) # 20 res = func(20) print(res) # 30
闭包函数的意义
闭包可以优先使用外函数中的变量，并对闭包中的值起到了封装包保护的作用，使外部无法访问。
我们做一个模拟鼠标点击的事件，可以看得出闭包函数封装保护数据的作用。
现在只是一个普通的函数，它无法对我们使用的变量的数据进行保护，在全局中这个数据可以被随意的修改。
# 不使用闭包，当函数中调用全局变量时，外部也可以控制变量 # 全局变量 num = 0 # 点击事件 def click_num(): # 每执行一次数值 +1 global num num += 1 print(num) # 执行点击事件 click_num() # 1 click_num() # 2 click_num() # 3 # 在全局重新定义了num的值，num的值就被彻底的改变了，但是我们的程序的数据本不该如此。 num = 1231231 click_num() # 1231232 click_num() # 1231233 click_num() # 1231234
现在使用闭包函数对数据进行封装保护，就不能在全局中随意的修改我们使用的数据。
# 我们将需要使用的数据放在外函数中，点击事件作为内函数也放在外函数中，然后作为闭包返回。 def clickNum(): # 需要使用的数据 num = 0 # 内函数（真正执行点击事件的函数） def inner(): # 执行点击事件 nonlocal num num += 1 print(num) # 作为闭包返回 return inner # 返回闭包 click_num = clickNum() # # click_num == inner # 执行点击事件 click_num() # 1 click_num() # 2 click_num() # 3 # 全局中修改 num 的值 num = 123412341234 # 闭包函数对数据的封装保护起到了作用 click_num() # 4 click_num() # 5 click_num() # 6
