【Python】python系列之函数闭包概念
目录
一、函数
函数是实现特定功能的代码段的封装，在需要时可以多次调用函数来实现该功能。
Python如下定义一个函数，我们可以通过任何变量来将此函数进行赋值操作，如下：
def greet(): return "Hello!" # 将方法赋给变量（无括号，得到方法对象） greet_func = greet # 调用存储在变量中的方法 print(greet_func()) print(type(greet_func)) # 输出 greet_func 的类型，由于 greet_func 指向的是 greet 函数对象，所以输出结果为 <class 'function'> print(type(greet_func())) # 先调用 greet_func 所指向的函数，得到返回值 "Hello!"，然后输出该返回值的类型，结果为 <class 'str'>。 # 有括号，直接调用方法并将结果赋给变量 greet_result = greet() print(greet_result) print(type(greet_result)) # 输出 greet_result 的类型，由于它存储的是字符串，所以输出结果为 <class 'str'> print(type(greet_result())) # 报错greet_result 存储的是字符串 "Hello!"，而不是函数对象，所以不能像调用函数一样在它后面加上括号 () 
在 Python 中，函数是一等公民，这意味着函数可以像其他对象（如整数、字符串等）一样被赋值给变量。这里将 greet 函数对象赋值给了变量 greet_func。此时 greet_func 实际上指向的是 greet 函数本身，而不是函数的返回值；而 greet_result = greet() 是先调用 greet 方法，然后把返回值赋给 greet_result 变量。
二、闭包
2.1 概念
在 Python 中，闭包（Closure）是一种特殊的函数，它由一个函数和该函数所引用的外部作用域中的变量组成。即使外部函数已经执行完毕，其局部变量的生命周期也会因闭包的存在而得以延长，闭包可以继续访问这些变量。
简单来说，闭包允许函数访问并操作其定义所在的外部作用域中的变量，即使该外部作用域已经结束。
构成闭包需要满足以下三个条件：
- 存在一个嵌套函数，即在一个函数内部定义另一个函数。
- 嵌套函数引用了外部函数的局部变量。
- 外部函数返回嵌套函数。
2.2 闭包的应用场景
- 数据封装和隐藏：可以将数据隐藏在闭包内部，只通过闭包提供的接口来访问和修改数据。
- 实现回调函数：在事件驱动编程中，闭包可以作为回调函数，保存一些上下文信息。
- 实现装饰器：装饰器是闭包的一种常见应用，用于在不修改原函数代码的情况下，为函数添加额外的功能。
2.3 代码实例
实例 1：简单计数器闭包
def outer_function(): # 外部函数的局部变量 count = 0 def inner_function(): # 声明count为外部函数的局部变量, 以便可以修改它 nonlocal count count = count + 1 return count return inner_function # 创建闭包实例 counter = outer_function() # 多次调用闭包 print(counter()) # 输出: 1 print(counter()) # 输出: 2 print(counter()) # 输出: 3代码解释：
outer_function是外部函数，它定义了局部变量count并初始化为 0。inner_function是嵌套在outer_function内部的函数，它引用了外部函数的count变量，并对其进行加 1 操作。nonlocal关键字用于告诉 Python，count变量不是当前inner_function的局部变量，而是外部函数的局部变量，这样才能在内部函数中修改它。outer_function返回了inner_function，形成了闭包。当调用outer_function()时，会返回inner_function的引用并赋值给counter。每次调用counter()时，count变量的值都会在之前的基础上增加 1，说明count变量的状态被闭包保存下来了。
实例 2：带参数的闭包
def multiplier(factor): print("++++++", factor) def multiply_by_factor(number): print("++++++", number) return number * factor return multiply_by_factor # 创建一个乘以 3 的闭包 triple = multiplier(3) # 调用 __closure__ 内置方法可以查看到两个内存地址，结果返回cell就是闭包，None 则不是闭包，可以看出来其实这是一个元组类型，使用[0].cell_contents可以得到闭合数值，也就闭包所需要的环境变量。 print(triple.__closure__) # 闭包所需要的环境变量 print(triple.__closure__[0].cell_contents) print(triple.__class__) print(triple(5))代码解释：
multiplier是外部函数，它接受一个参数factor。multiply_by_factor是嵌套函数，它接受一个参数number，并返回number乘以factor的结果。multiplier返回multiply_by_factor，形成闭包。调用multiplier(2)会返回一个闭包，该闭包会将传入的数字乘以 2，将其赋值给double。同理，multiplier(3)返回的闭包会将传入的数字乘以 3，赋值给triple。
运行结果：
实例 3：闭包用于数据封装和隐藏
def account(initial_balance): balance = initial_balance def deposit(amount): nonlocal balance balance = balance + amount return balance def withdraw(amount): nonlocal balance if amount <= balance: balance = balance - amount return balance else: print("余额不足") return balance def get_balance(): return balance return deposit, withdraw, get_balance # 创建账户闭包 deposited, withdrawed, get_balanceed = account(1000) # 存款操作 print(deposited(500)) # 输出: 1500 # 取款操作 print(withdrawed(200)) # 输出: 1300 # 查询余额 print(get_balanceed()) # 输出: 1300 代码解释：
account是外部函数，它接受一个初始余额initial_balance并将其赋值给局部变量balance。deposit、withdraw和get_balance是嵌套函数， 它们 都引用了外 部函数balance变量。deposit函数用于存款，withdraw函数用于取款，get_balance函数用于查询余额。account函数返回这三个嵌套函数，形成闭包。通过调用account(1000)创建了一个账户闭包，并将返回的三个函数分别赋值给deposited、withdrawe和get_balanceed。可以通过调用这些函数来进行账户的存款、取款和查询余额操作， 而balance变量被封装在闭包内部，外部无法直接访问，实现了数据的封装和隐藏。
参考文章：
