什么是闭包,Python闭包(初学者必读)

前面章节中,已经对 Python 闭包做了初步的讲解,本节将详解介绍到底什么是闭包,以及使用闭包有哪些好处。

闭包,又称闭包函数或者闭合函数,其实和前面讲的嵌套函数类似,不同之处在于,闭包中外部函数返回的不是一个具体的值,而是一个函数。一般情况下,返回的函数会赋值给一个变量,这个变量可以在后面被继续执行调用。

例如,计算一个数的 n 次幂,用闭包可以写成下面的代码:
#闭包函数,其中 exponent 称为自由变量
def nth_power(exponent):
    def exponent_of(base):
        return base ** exponent
    return exponent_of # 返回值是 exponent_of 函数
square = nth_power(2) # 计算一个数的平方
cube = nth_power(3) # 计算一个数的立方

print(square(2))  # 计算 2 的平方
print(cube(2)) # 计算 2 的立方
运行结果为:

4
8

在上面程序中,外部函数 nth_power() 的返回值是函数 exponent_of(),而不是一个具体的数值。

需要注意的是,在执行完 square = nth_power(2) 和 cube = nth_power(3) 后,外部函数 nth_power() 的参数 exponent 会和内部函数 exponent_of 一起赋值给 squre 和 cube,这样在之后调用 square(2) 或者 cube(2) 时,程序就能顺利地输出结果,而不会报错说参数 exponent 没有定义。

看到这里,读者可能会问,为什么要闭包呢?上面的程序,完全可以写成下面的形式:
def nth_power_rewrite(base, exponent):
    return base ** exponent
上面程序确实可以实现相同的功能,不过使用闭包,可以让程序变得更简洁易读。设想一下,比如需要计算很多个数的平方,那么读者觉得写成下面哪一种形式更好呢?
# 不使用闭包
res1 = nth_power_rewrite(base1, 2)
res2 = nth_power_rewrite(base2, 2)
res3 = nth_power_rewrite(base3, 2)
# 使用闭包
square = nth_power(2)
res1 = square(base1)
res2 = square(base2)
res3 = square(base3)
显然第二种方式表达更为简洁,在每次调用函数时,都可以少输入一个参数。

其次,和缩减嵌套函数的优点类似,函数开头需要做一些额外工作,当需要多次调用该函数时,如果将那些额外工作的代码放在外部函数,就可以减少多次调用导致的不必要开销,提高程序的运行效率。

Python闭包的__closure__属性

闭包比普通的函数多了一个 __closure__ 属性,该属性记录着自由变量的地址。当闭包被调用时,系统就会根据该地址找到对应的自由变量,完成整体的函数调用。

以 nth_power() 为例,当其被调用时,可以通过 __closure__ 属性获取自由变量(也就是程序中的 exponent 参数)存储的地址,例如:
def nth_power(exponent):
    def exponent_of(base):
        return base ** exponent
    return exponent_of
square = nth_power(2)
#查看 __closure__ 的值
print(square.__closure__)
输出结果为:

(<cell at 0x0000014454DFA948: int object at 0x00000000513CC6D0>,)

可以看到,显示的内容是一个 int 整数类型,这就是 square 中自由变量 exponent 的初始值。还可以看到,__closure__ 属性的类型是一个元组,这表明闭包可以支持多个自由变量的形式。

Python交流群:960331733(我们会不定期在群内分享Python知识,上传Python资料)

编程帮,一个分享编程知识的公众号。跟着站长一起学习,每天都有进步。

通俗易懂,深入浅出,一篇文章只讲一个知识点。

文章不深奥,不需要钻研,在公交、在地铁、在厕所都可以阅读,随时随地涨姿势。

文章不涉及代码,不烧脑细胞,人人都可以学习。

当你决定关注「编程帮」,你已然超越了90%的程序员!

编程帮二维码
微信扫描二维码关注