Python 中的閉包與裝飾器

閉包(closure)是函數式編程的重要的語法結構。閉包也是一種組織代碼的結構，它同樣提高了代碼的可重復使用性。

如果在一個內嵌函數里，對在外部函數內（但不是在全局作用域）的變量進行引用，那么內嵌函數就被認為是閉包(closure)。

定義在外部函數內但由內部函數引用或者使用的變量稱為自由變量。

總結一下,創建一個閉包必須滿足以下幾點:

• 1. 必須有一個內嵌函數
• 2. 內嵌函數必須引用外部函數中的變量
• 3. 外部函數的返回值必須是內嵌函數

1.閉包使用示例

先看一個閉包的例子：

In [10]: def func(name): ...: def in_func(age): ...: print 'name:',name,'age:',age ...: return in_func ...: In [11]: demo = func('feiyu') In [12]: demo(19) name: feiyu age: 19

這里當調用 func 的時候就產生了一個閉包——in_func,並且該閉包持有自由變量——name，因此這也意味着，當函數func的生命周期結束之后，name這個變量依然存在，因為它被閉包引用了，所以不會被回收。

在 python 的函數內，可以直接引用外部變量，但不能改寫外部變量，因此如果在閉包中直接改寫父函數的變量，就會發生錯誤。看以下示例：

實現一個計數閉包的例子：

def counter(start=0): count = [start] def incr(): count[0] += 1 return count return incr a = counter() print 'a:',a In [32]: def counter(start=0): ...: count = start ...: def incr(): ...: count += 1 ...: return count ...: return incr ...: In [33]: a = counter() In [35]: a() #此處會報錯 UnboundLocalError: local variable 'count' referenced before assignment

應該像下面這樣使用：

In [36]: def counter(start=0): ...: count = [start] ...: def incr(): ...: count[0] += 1 ...: return count ...: return incr ...: In [37]: count = counter(5) In [38]: for i in range(10): ...: print count(), ...: [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15]

2.使用閉包的陷阱

In [1]: def create(): ...: return [lambda x:i*x for i in range(5)] #推導式生成一個匿名函數的列表 ...: In [2]: create() Out[2]: [<function __main__.<lambda>>, <function __main__.<lambda>>, <function __main__.<lambda>>, <function __main__.<lambda>>, <function __main__.<lambda>>] In [4]: for mul in create(): ...: print mul(2) ...: 8 8 8 8 8

結果是不是很奇怪，這算是閉包使用中的一個陷阱吧！來看看為什么？

在上面的代碼當中，函數create返回一個list里面保存了4個函數變量，這4個函數都共同的引用了循環變量i, 也就是說它們共享着同一個變量i，i是會改變的，當函數調用時，循環變量i已經是等於4了，因此4個函數返回的都是8。如果，需要在閉包使用循環變量的值的話，把循環變量作為閉包的默認參數或者是通過偏函數來實現。實現的原理也很簡單，就是當把循環變量當參數傳入函數時，會申請新的內存。示例代碼如下：

In [5]: def create(): ...: return [lambda x,i=i:i*x for i in range(5)] ...: In [7]: for mul in create(): ...: print mul(2) ...: 0 2 4 6 8

3，閉包與裝飾器

裝飾器就是一種的閉包的應用，只不過其傳遞的是函數：

def addb(func): def wrapper(): return '<b>' + func() + '</b>' return wrapper def addli(func): def wrapper(): return '<li>' + func() + '</li>' return wrapper @addb # 等同於 demo = addb(addli(demo)) @addli # 等同於 demo = addli(demo) def demo(): return 'hello world' print demo() # 執行的是 addb(addku(demo))

在執行時，首先將demo函數傳遞給addli進行裝飾，然后將裝飾后的函數傳遞給addb進行裝飾。所以最后返回的結果是：

<b><li>hello world</li></b>

4.裝飾器中的陷阱

當你寫了一個裝飾器作用在某個函數上,這個函數的重要的元信息比如名字、文檔字符串、注解和參數簽名都會丟失。

def out_func(func): def wrapper(): func() return wrapper @out_func def demo(): """ this is a demo. """ print 'hello world.' if __name__ == '__main__': demo() print "__name__:",demo.__name__ print "__doc__:",demo.__doc__

看結果：

hello world.
__name__: wrapper __doc__: None

函數名字和文檔字符串都變成了閉包的信息。好在可以使用 functools 庫中的 @wraps 裝飾器來注解底層包裝函數。

from functools import wraps def out_func(func):  @wraps(func) def wrapper(): func() return wrapper

自己試試結果吧！

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