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閉包與自由變量

之前 分析了裝飾器的語法，由此可以直接推導出其基本框架。但為了寫出一個功能完整的裝飾器，還需要了解一個概念——閉包。

創(chuàng)新互聯(lián)建站是一家專業(yè)提供千陽企業(yè)網(wǎng)站建設,專注與成都網(wǎng)站制作、成都網(wǎng)站設計、H5開發(fā)、小程序制作等業(yè)務。10年已為千陽眾多企業(yè)、政府機構(gòu)等服務。創(chuàng)新互聯(lián)專業(yè)的建站公司優(yōu)惠進行中。

閉包(closure) ，是引用了自由變量的函數(shù)。 這個被引用的自由變量將和這個函數(shù)一同存在，即使已經(jīng)離開了創(chuàng)造它的環(huán)境也不例外。

看下面的例子

對 f 內(nèi)部的函數(shù) g 來說，參數(shù) a 既不是它的參數(shù)，也不是它的局部變量，而是它的自由變量。該自由變量可以

閉包和嵌套函數(shù)的概念有所區(qū)別。閉包當然是嵌套函數(shù)，但沒有引用自由變量的嵌套函數(shù)卻不是閉包。

Python 的函數(shù)有一個只讀屬性 __closure__ ，存儲的就是函數(shù)所引用的自由變量，

如果僅僅是嵌套函數(shù)，它的 __closure__ 應該是 None 。

閉包有個重要的特性：內(nèi)部函數(shù)只能引用而不能修改外部函數(shù)中定義的自由變量。試圖直接修改只有兩種結(jié)果，要么運行出錯，要么你以為你修改了，實際并沒有。

不能修改不是因為 Python 設計者故意限制，不給它權(quán)限，而是外部的自由變量被內(nèi)部的局部變量覆蓋了；被覆蓋了也不是閉包獨有的特性，從普通函數(shù)內(nèi)部同樣也不能直接修改全局變量。Python 命名空間的查找規(guī)則簡寫為 LEGB，四個字母分別代表 local、enclosed、global 和 build-in，閉包外層函數(shù)的命名空間就是 enclosed。Python 在檢索變量時，按照 L - E - G - B 的順序依次查找，如果在 L 中找到了變量，就不會繼續(xù)向后查找。

在示例 1 中，你的本意是修改自由變量 number ，然而并不能：由于存在對 number 的賦值語句（ number += 1 ），Python 會認為 number 是 printer 的局部變量，可是在局部變量字典中又查找不到它的定義，只好拋出異常。拋出的異常不是因為不能修改自由變量，而是局部變量還沒賦值就被引用了。

在示例 2 中，Python 成功地在 printer 內(nèi)定義了局部變量 number ，并覆蓋了同名自由變量，你可能以為自己成功修改了 print_msg 中的 number ，然而并沒有。

怎么才能修改呢？

一種做法是利用可變類型(mutable)的特性，把變量存放在列表(List)之中。對可變的列表的修改并不需要對列表本身賦值， number[0] = 3 只是修改了列表元素。雖然列表發(fā)生了變化，但引用列表的變量卻并沒有改變，巧妙地“瞞”過了 Python。見示例3。

Python 3 引入了 nonlocal 關(guān)鍵字，明確告訴解釋器：這不是局部變量，要找上外頭找去。在示例 4 中， nonlocal 幫助我們實現(xiàn)了所期望的對自由變量的修改。

其實，在 Python 2 中，用 global 代替 nonlocal ，也能達到類似的效果，但由于全局變量的不易控制，這種做法不被提倡。

下面的例子很好地展示了自由變量的特點：與引用它的函數(shù)一同存在，而想要修改它，得小心謹慎。

裝飾器 rate_limit 的作用，是限制被裝飾的函數(shù)每秒內(nèi)最多被訪問 max_per_sec 次。為此，需要維護一個變量用以記錄上次被調(diào)用的時刻，它獨立于函數(shù)之外，和被修飾的函數(shù)一同存在，還能在每次被調(diào)用的時候更新。 last_time_called 就是這樣的變量。為了正確地更新， last_time_called 以列表的形式存在。如果在 Python 3 中，它也可以直接存為 float ，只要在內(nèi)部函數(shù)中聲明為 nonlocal ，也可以達到同樣的目的。

python中使用閉包及修改外部函數(shù)的局部變量

在python中，函數(shù)可以被嵌套定義，也就是說，函數(shù)中可以定義函數(shù)。該函數(shù)還可以將其內(nèi)部定義的函數(shù)作為返回值返回。

閉包的定義：一般來說，我們可以認為，如果一個函數(shù)可以讀取其他函數(shù)中的局部變量，那么它們就構(gòu)成了閉包。

注意 ：閉包的定義不是特別清晰，但大體上的意思是這樣的。

我們知道，普通的函數(shù)是可以使用全局變量的

類似的，函數(shù)中定義的函數(shù)，也是可以使用外部函數(shù)的變量的。因此，滿足了函數(shù)讀取了其他函數(shù)局部變量的這一條件，他們因此構(gòu)成了閉包。

在閉包的使用中，我們可以先給外部的函數(shù)賦予不同的局部變量，然后再調(diào)用其中內(nèi)部的函數(shù)時，就可以讀取到這些不同的局部變量了。

外部變量的使用 在普通函數(shù)中，雖然可以直接使用全局變量，但是不可以直接修改全局變量。從變量的作用域來說，一旦你嘗試修改全局變量，那么就會嘗試創(chuàng)建并使用一個同名的局部變量。因此，如果你需要在普通函數(shù)中修改全局變量，需要使用global

同樣的，如果你希望通過定義在內(nèi)部的函數(shù)去修改其外部函數(shù)的變量，那么必須使用nonlocal

python語言中(1,7,3)的含義)

自省就是面向?qū)ο蟮恼Z言所寫的程序在運行時,所能知道對象的類型.

也就是運行時能夠獲得對象的類型.比如type(),dir(),getattr(),hasattr(),isinstance()

a = [1,2,3]

b = {'a':1,'b':2,'c':3}

c = True

print(type(a),isinstance(b,dict))

2 Python 中單下劃線和雙下劃線

_xxx 不能用'from module import *'導入 以單下劃線開頭的表示的是保護類型的變量。即保護類型只能允許其本身與子類進行訪問。

_ _xxx__ 系統(tǒng)定義的是特列方法。像__init__之類的

__xxx 類中的私有變量名 雙下劃線的表示的是私有類型的變量。只能是允許這個類本身進行訪問了。連子類也不可以

3 python中的不定長參數(shù) *args and **kwargs

不確定函數(shù)里傳遞參數(shù)個數(shù)時可以用*args

def getall(*args):

for item in args:

print(item)

getall('a','b','c')

getall(*['a','b','c']) # 打散

使用沒有事先定義的參數(shù)名kwargs**

def get_undifined(**kwargs):

for item in kwargs.items():

print(item[0],item[1])

get_undifined(name='amy',age=14) # 打散

get_undifined(**{'a':1,'b':'hello'}) # 打散

注意兩者共同使用的時候 位置參數(shù) 要在前

4 python中裝飾器 與 AOP 面向切面編程

切面需求： 較為經(jīng)典的有插入日志、性能測試、事務處理等

而裝飾器這種設計模式 是解決這類問題的絕佳途徑，可以為已經(jīng)存在的對象添加額外的功能

5 python中鴨子模型

會鴨子叫的就是鴨子，不關(guān)心對象是什么類型，只關(guān)心對象的特性。

比如眾多的文件句柄，可迭代對象等具有同一類特征的不同數(shù)據(jù)對象

鴨子類型在動態(tài)語言中經(jīng)常使用，非常靈活

6 Python中的作用域

python中，一個變量的作用域總是由在代碼中被賦值的地方所決定的。

Python變量的搜索順序：

本地作用域(Local)→當前作用域被嵌入的本地作用域(Enclosing locals)→全局/模塊作用域(Global)→內(nèi)置作用域(Built-in)

7 python中的語法結(jié)構(gòu)閉包

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

當一個內(nèi)嵌函數(shù)引用其外部作作用域的變量,我們就會得到一個閉包. 總結(jié)一下,創(chuàng)建一個閉包必須滿足以下幾點:

1 必須有一個內(nèi)嵌函數(shù)

2 內(nèi)嵌函數(shù)必須引用外部函數(shù)中的變量

3 外部函數(shù)的返回值必須是內(nèi)嵌函數(shù)

8 python 的 垃圾回收機制

Python垃圾回收機制

Python GC主要使用 引用計數(shù)(reference counting)來跟蹤和回收垃圾。在引用計數(shù)的基礎上，通過“標記-清除”(mark and sweep)

解決容器對象可能產(chǎn)生的循環(huán)引用問題，通過“分代回收”(generation collection)以空間換時間的方法提高垃圾回收效率。

1 引用計數(shù)

PyObject是每個對象必有的內(nèi)容，其中ob_refcnt就是做為引用計數(shù)。當一個對象有新的引用時，它的ob_refcnt就會增加，

當引用它的對象被刪除，它的ob_refcnt就會減少.引用計數(shù)為0時，該對象生命就結(jié)束了。

2 標記-清除機制

基本思路是先按需分配，等到?jīng)]有空閑內(nèi)存的時候從寄存器和程序棧上的引用出發(fā)，遍歷以對象為節(jié)點、以引用為邊構(gòu)成的圖，

把所有可以訪問到的對象打上標記，然后清掃一遍內(nèi)存空間，把所有沒標記的對象釋放。

3 分代技術(shù)

分代回收的整體思想是：將系統(tǒng)中的所有內(nèi)存塊根據(jù)其存活時間劃分為不同的集合，每個集合就成為一個“代”，

垃圾收集頻率隨著“代”的存活時間的增大而減小，存活時間通常利用經(jīng)過幾次垃圾回收來度量。

Python默認定義了三代對象集合，索引數(shù)越大，對象存活時間越長。

9 python種類以及與其他計算機語言類型對比

C語言： 代碼編譯得到機器碼 ，機器碼在處理器上直接執(zhí)行，每一條指令控制CPU工作–速度較快

Java，c#，python，php 其他語言： 代碼編譯得到字節(jié)碼 ，虛擬機執(zhí)行字節(jié)碼并轉(zhuǎn)換成機器碼再后在處理器上執(zhí)行—-速度慢

python的種類

Cpython

Python的官方版本，使用C語言實現(xiàn)，使用最為廣泛，

CPython實現(xiàn)會將源文件(py文件)轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼文件

(pyc文件)，然后運行在Python虛擬機上。

Jyhton

Python的Java實現(xiàn)，Jython會將Python代碼動態(tài)編譯成Java

字節(jié)碼，然后在JVM上運行。

IronPython

Python的C#實現(xiàn)，IronPython將Python代碼編譯成C#字節(jié)

碼，然后在CLR上運行。(與Jython類似)

PyPy(特殊)

Python實現(xiàn)的Python，將Python的字節(jié)碼字節(jié)碼再編譯成機器

碼。

9 python PEP8 編碼規(guī)范

一 代碼編排

1 縮進。4個空格的縮進(編輯器都可以完成此功能)，不使用Tap，更不能混合使用Tap和空格。

2 每行最大長度79，換行可以使用反斜杠，最好使用圓括號。換行點要在操作符的后邊敲回車。

3 類和top-level函數(shù)定義之間空兩行；類中的方法定義之間空一行；函數(shù)內(nèi)邏輯無關(guān)段落之間空一行；其他地方盡量不要再空行。

二 文檔編排

1 模塊內(nèi)容的順序：模塊說明和docstring—import—globalsconstants—其他定義。其中import部分，又按標準、三方和自己編寫順序依次排放，之間空一行。

2 不要在一句import中多個庫，比如import os, sys不推薦。

3 如果采用from XX import XX引用庫，可以省略‘module.’，都是可能出現(xiàn)命名沖突，這時就要采用import XX。

三 空格的使用

總體原則，避免不必要的空格。

1 各種右括號前不要加空格。

2 逗號、冒號、分號前不要加空格。

3 函數(shù)的左括號前不要加空格。如Func(1)。

4 序列的左括號前不要加空格。如list[2]。

5 操作符左右各加一個空格，不要為了對齊增加空格。

6 函數(shù)默認參數(shù)使用的賦值符左右省略空格。

7 不要將多句語句寫在同一行，盡管使用‘；’允許。

8 if/for/while語句中，即使執(zhí)行語句只有一句，也必須另起一行。

四 注釋

注釋必須使用英文，最好是完整的句子，首字母大寫，句后要有結(jié)束符，結(jié)束符后跟兩個空格，開始下一句。如果是短語，可以省略結(jié)束符。

1 塊注釋，在一段代碼前增加的注釋。在‘#’后加一空格。段落之間以只有‘#’的行間隔。比如：

2 行注釋，在一句代碼后加注釋。比如：x = x + 1 # Increment x但是這種方式盡量少使用。

3 避免無謂的注釋。

五 文檔描述

1 為所有的共有模塊、函數(shù)、類、方法寫docstrings；非共有的沒有必要，但是可以寫注釋(在def的下一行)。

2 如果docstring要換行，參考如下例子,詳見PEP 257

六 命名規(guī)范

新編代碼必須按下面命名風格進行，現(xiàn)有庫的編碼盡量保持風格。

1 盡量單獨使用小寫字母‘l’，大寫字母‘O’等容易混淆的字母。

2 模塊命名盡量短小，使用全部小寫的方式，可以使用下劃線。

3 包命名盡量短小，使用全部小寫的方式，不可以使用下劃線。

4 類的命名使用CapWords的方式，模塊內(nèi)部使用的類采用_CapWords的方式。

5 異常命名使用CapWords+Error后綴的方式。

6 全局變量盡量只在模塊內(nèi)有效，類似C語言中的static。實現(xiàn)方法有兩種，一是__all__機制;二是前綴一個下劃線。

7 函數(shù)命名使用全部小寫的方式，可以使用下劃線。

8 常量命名使用全部大寫的方式，可以使用下劃線。

9 類的屬性(方法和變量)命名使用全部小寫的方式，可以使用下劃線。

9 類的屬性有3種作用域public、non-public和subclass API，可以理解成C++中的public、private、protected，non-public屬性前，前綴一條下劃線。

11 類的屬性若與關(guān)鍵字名字沖突，后綴一下劃線，盡量不要使用縮略等其他方式。

12 為避免與子類屬性命名沖突，在類的一些屬性前，前綴兩條下劃線。比如：類Foo中聲明__a,訪問時，只能通過Foo._Foo__a，避免歧義。如果子類也叫Foo，那就無能為力了。

13 類的方法第一個參數(shù)必須是self，而靜態(tài)方法第一個參數(shù)必須是cls。

七 編碼建議

1 編碼中考慮到其他python實現(xiàn)的效率等問題，比如運算符‘+’在CPython(Python)中效率很高，都是Jython中卻非常低，所以應該采用.join()的方式。

2 盡可能使用‘is’‘is not’取代‘==’，比如if x is not None 要優(yōu)于if x。

3 使用基于類的異常，每個模塊或包都有自己的異常類，此異常類繼承自Exception。

4 異常中不要使用裸露的except，except后跟具體的exceptions。

5 異常中try的代碼盡可能少。比如：

6 使用startswith() and endswith()代替切片進行序列前綴或后綴的檢查。比如

7 使用isinstance()比較對象的類型。比如

8 判斷序列空或不空，有如下規(guī)則

9 字符串不要以空格收尾。

10 二進制數(shù)據(jù)判斷使用 if boolvalue的方式。

Python嵌套函數(shù)和閉包

在Python語言中，可以在函數(shù)中定義函數(shù)。 這種在函數(shù)中嵌套定義的函數(shù)也叫內(nèi)部函數(shù)。我們來看下面的代碼：

上述代碼中，定義了函數(shù)greet，在函數(shù)greet內(nèi)部又定義了一個函數(shù)inner_func, 并調(diào)用該函數(shù)打印了一串字符。

我們可以看到，內(nèi)部函數(shù)inner_func的定義和使用與普通函數(shù)基本相同。需要注意的是變量的作用域，在上述代碼中，函數(shù)參數(shù)name對于全局函數(shù)greet是局部變量，對內(nèi)部函數(shù)inner_func來說則是非局部變量。內(nèi)部函數(shù)對于非局部變量的訪問規(guī)則類似于標準的外部函數(shù)訪問全局變量。

從這個例子我們還可以看到內(nèi)部函數(shù)的一個作用，就是通過定義內(nèi)部函數(shù)的方式將一些功能隱藏起來，防止外部直接調(diào)用。常見的場景是，在一個復雜邏輯的函數(shù)中，將一些小的任務定義成內(nèi)部函數(shù)，然后由這個外層函數(shù)使用，這樣可以使代碼更為清晰，易于維護。這些內(nèi)部函數(shù)只會在這個外層函數(shù)中使用，不能被其他函數(shù)或模塊使用。

在Python語言中, 函數(shù)也是對象，它可以被創(chuàng)建、賦值給變量，或者作為函數(shù)的返回值。我們來看下面這個例子。

在上述代碼中，在函數(shù)gen_greet內(nèi)部定義了inner_func函數(shù)，并返回了一個inner_func函數(shù)對象。外部函數(shù)gen_greet返回了一個函數(shù)對象，所以像gen_greet這樣的函數(shù)也叫工廠函數(shù)。

在內(nèi)部函數(shù)inner_func中，使用了外部函數(shù)的傳參greet_words（非局部變量），以及函數(shù)的參數(shù)name（局部變量），來打印一個字符串。

接下來，調(diào)用gen_greet("Hello")創(chuàng)建一個函數(shù)對象say_hello，緊接著調(diào)用say_hello("Mr. Zhang")，輸出的結(jié)果為：Hello, Mr. Zhang！

同樣的，調(diào)用gen_greet("Hi")創(chuàng)建一個函數(shù)對象say_hi，調(diào)用say_hello("Mr. Zhang")，輸出的結(jié)果為：Hi，Tony！

我們可以發(fā)現(xiàn)，gen_greet返回的函數(shù)對象具有記憶功能，它能夠把所需使用的非局部變量保存下來，用于后續(xù)被調(diào)用的時候使用。這種保存了非局部變量的函數(shù)對象被稱作閉包（closure）。

那么閉包是如何實現(xiàn)的呢？其實并不復雜，函數(shù)對象中有一個屬性__closure__，它就是在創(chuàng)建函數(shù)對象時用來保存這些非局部變量的。

__closure__屬性是一個元組或者None類型。在上述代碼中，我們可以通過下面方式查看：

函數(shù)的嵌套所實現(xiàn)的功能大都可以通過定義類的方式來實現(xiàn)，而且類是更加面向?qū)ο蟮拇a編寫方式。

嵌套函數(shù)的一個主要用途是實現(xiàn)函數(shù)的裝飾器。我們看下面的代碼：

在上述代碼中，logger函數(shù)返回函數(shù)with_logging，with_logging則是打印了函數(shù)func的名稱及傳入的參數(shù)，然后調(diào)用func, 并將參數(shù)傳遞給func。其中的@wraps(func)語句用于復制函數(shù)func的名稱、注釋文檔、參數(shù)列表等等，使得with_logging函數(shù)具有被裝飾的函數(shù)func相同的屬性。

代碼中接下來用@logger對函數(shù)power_func進行修飾，它的作用等同于下面的代碼:

可見，裝飾器@符其實就是上述代碼的精簡寫法。

通過了解了嵌套函數(shù)和閉包的工作原理，我們在使用過程中就能夠更加得心應手了。

文章題目：python函數(shù)中的閉包 python閉包的條件
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