提问人:knowncitizen 提问时间:8/18/2008 最后编辑:Honest Abeknowncitizen 更新时间:5/12/2018 访问量:17747
你能解释一下闭包(因为它们与 Python 有关)吗?
Can you explain closures (as they relate to Python)?
问:
我一直在阅读很多关于闭包的文章,我想我理解它们,但为了不让自己和其他人蒙上阴影,我希望有人能尽可能简洁明了地解释闭包。我正在寻找一个简单的解释,可以帮助我了解我想在哪里以及为什么使用它们。
答:
这很简单:一个函数,它引用包含范围中的变量,可能是在控制流离开该范围之后。最后一点非常有用:
>>> def makeConstantAdder(x):
... constant = x
... def adder(y):
... return y + constant
... return adder
...
>>> f = makeConstantAdder(12)
>>> f(3)
15
>>> g = makeConstantAdder(4)
>>> g(3)
7
请注意,12 和 4 分别在 f 和 g 中“消失”了,这个特征使 f 和 g 成为正确的闭包。
评论
constant = x
return y + x
constant
我从未听说过在解释什么是闭包的相同上下文中使用事务,而且这里实际上没有任何事务语义。
它之所以被称为闭包,是因为它“闭合”了外部变量(常量)——也就是说,它不仅仅是一个函数,而且是创建函数的环境的外壳。
在下面的示例中,在更改 x 后调用闭包 g 也会更改 g 中 x 的值,因为 g 在 x 上闭合:
x = 0
def f():
def g():
return x * 2
return g
closure = f()
print(closure()) # 0
x = 2
print(closure()) # 4
评论
g()
x * 2
return x * 2
我喜欢这个粗略、简洁的定义:
可以引用不再处于活动状态的环境的函数。
我会补充
闭包允许您将变量绑定到函数中,而无需将它们作为参数传递。
接受参数的装饰器是闭包的常见用途。闭包是这种“函数工厂”的常见实现机制。我经常选择在策略模式中使用闭包,当策略在运行时被数据修改时。
在允许匿名块定义的语言中(例如,Ruby,C#),闭包可用于实现(相当于)新颖的新控制结构。缺乏匿名块是 Python 中闭包的局限性之一。
老实说,我非常了解闭包,只是我从来都不清楚“闭包”到底是什么,以及什么是“闭包”。我建议你放弃寻找术语选择背后的任何逻辑。
无论如何,这是我的解释:
def foo():
x = 3
def bar():
print x
x = 5
return bar
bar = foo()
bar() # print 5
这里的一个关键思想是,从 foo 返回的函数对象保留了对本地变量 'x' 的钩子,即使 'x' 已经超出了范围并且应该失效。这个钩子是 var 本身,而不仅仅是 var 当时的值,所以当调用 bar 时,它打印的是 5,而不是 3。
还要明确的是,Python 2.x 的闭包有限:我无法修改“bar”中的“x”,因为编写“x = bla”会在 bar 中声明一个本地“x”,而不是分配给 foo 的“x”。这是 Python 的 assignment=declaration 的副作用。为了解决这个问题,Python 3.0 引入了 nonlocal 关键字:
def foo():
x = 3
def bar():
print x
def ack():
nonlocal x
x = 7
x = 5
return (bar, ack)
bar, ack = foo()
ack() # modify x of the call to foo
bar() # print 7
我所见过的关于闭合的最好解释是解释机制。事情是这样的:
将您的程序堆栈想象成一个退化树,其中每个节点只有一个子节点,而单个叶节点是当前正在执行的过程的上下文。
现在放宽每个节点只能有一个子节点的约束。
如果这样做,则可以有一个构造(“yield”),它可以在不丢弃本地上下文的情况下从过程返回(即,当您返回时,它不会将其从堆栈中弹出)。下次调用该过程时,调用将拾取旧的堆栈(树)帧,并从中断的位置继续执行。
评论
对象是带有方法的数据 附加,闭包是具有 附加数据。
def make_counter():
i = 0
def counter(): # counter() is a closure
nonlocal i
i += 1
return i
return counter
c1 = make_counter()
c2 = make_counter()
print (c1(), c1(), c2(), c2())
# -> 1 2 1 2
评论
nonlocal
nonlocal
L = [0] \n def counter(): L[0] += 1; return L[0]
int
下面是闭包的典型用例 - GUI 元素的回调(这将是子类化按钮类的替代方法)。例如,您可以构造一个函数,该函数将响应按钮按下而调用,并在父作用域中处理单击所需的相关变量上“关闭”。这样,你就可以从同一个初始化函数连接相当复杂的接口,将所有依赖项构建到闭包中。
对我来说,“闭包”是能够记住它们被创建的环境的函数。此功能允许您在闭包内使用变量或方法,否则您将无法使用,因为它们不再存在,或者由于范围而无法访问。让我们看看 ruby 中的这段代码:
def makefunction (x)
def multiply (a,b)
puts a*b
end
return lambda {|n| multiply(n,x)} # => returning a closure
end
func = makefunction(2) # => we capture the closure
func.call(6) # => Result equal "12"
即使“乘法”方法和“x”变量都不再存在,它也能工作。都是因为闭合能力要记住。
在 Python 中,闭包是函数的实例,其变量不可变地绑定到它。
事实上,数据模型在对函数属性的描述中解释了这一点:__closure__
无或包含函数自由变量绑定的单元格元组。只读
为了证明这一点,请执行以下操作:
def enclosure(foo):
def closure(bar):
print(foo, bar)
return closure
closure_instance = enclosure('foo')
显然,我们知道我们现在有一个从变量名称指向的函数。从表面上看,如果我们用一个对象来调用它,它应该打印字符串,以及字符串表示的任何内容。closure_instance
bar
'foo'
bar
事实上,字符串 'foo' 绑定到函数的实例,我们可以在这里直接读取它,通过访问属性元组中第一个(也是唯一一个)单元格的属性:cell_contents
__closure__
>>> closure_instance.__closure__[0].cell_contents
'foo'
顺便说一句,C API 文档中描述了单元对象:
我们可以演示闭包的用法,注意它卡在函数中并且不会改变:'foo'
>>> closure_instance('bar')
foo bar
>>> closure_instance('baz')
foo baz
>>> closure_instance('quux')
foo quux
没有什么可以改变它:
>>> closure_instance.__closure__ = None
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: readonly attribute
分部函数
给出的示例使用闭包作为部分函数,但如果这是我们唯一的目标,则可以使用相同的目标来实现functools.partial
>>> from __future__ import print_function # use this if you're in Python 2.
>>> partial_function = functools.partial(print, 'foo')
>>> partial_function('bar')
foo bar
>>> partial_function('baz')
foo baz
>>> partial_function('quux')
foo quux
还有一些更复杂的闭包不适合部分函数示例,如果时间允许,我将进一步演示它们。
下面是 Python3 闭包的示例
def closure(x):
def counter():
nonlocal x
x += 1
return x
return counter;
counter1 = closure(100);
counter2 = closure(200);
print("i from closure 1 " + str(counter1()))
print("i from closure 1 " + str(counter1()))
print("i from closure 2 " + str(counter2()))
print("i from closure 1 " + str(counter1()))
print("i from closure 1 " + str(counter1()))
print("i from closure 1 " + str(counter1()))
print("i from closure 2 " + str(counter2()))
# result
i from closure 1 101
i from closure 1 102
i from closure 2 201
i from closure 1 103
i from closure 1 104
i from closure 1 105
i from closure 2 202
# A Closure is a function object that remembers values in enclosing scopes even if they are not present in memory.
# Defining a closure
# This is an outer function.
def outer_function(message):
# This is an inner nested function.
def inner_function():
print(message)
return inner_function
# Now lets call the outer function and return value bound to name 'temp'
temp = outer_function("Hello")
# On calling temp, 'message' will be still be remembered although we had finished executing outer_function()
temp()
# Technique by which some data('message') that remembers values in enclosing scopes
# even if they are not present in memory is called closures
# Output: Hello
关闭需要满足的标准是:
- 我们必须有嵌套函数。
- 嵌套函数必须引用封闭函数中定义的值。
- Enclosing 函数必须返回嵌套函数。
# Example 2
def make_multiplier_of(n): # Outer function
def multiplier(x): # Inner nested function
return x * n
return multiplier
# Multiplier of 3
times3 = make_multiplier_of(3)
# Multiplier of 5
times5 = make_multiplier_of(5)
print(times5(3)) # 15
print(times3(2)) # 6
我们都在 python 中使用过装饰器。它们是展示 python 中什么是闭包函数的好例子。
class Test():
def decorator(func):
def wrapper(*args):
b = args[1] + 5
return func(b)
return wrapper
@decorator
def foo(val):
print val + 2
obj = Test()
obj.foo(5)
这里的最终值是 12
在这里,包装函数能够访问 func 对象,因为包装器是“词法闭包”,它可以访问它的父属性。 这就是为什么它能够访问 func 对象的原因。
我想分享我的例子和关于闭包的解释。我做了一个 python 示例,以及两个图来演示堆栈状态。
def maker(a, b, n):
margin_top = 2
padding = 4
def message(msg):
print('\n’ * margin_top, a * n,
' ‘ * padding, msg, ' ‘ * padding, b * n)
return message
f = maker('*', '#', 5)
g = maker('', '♥’, 3)
…
f('hello')
g(‘good bye!')
此代码的输出如下所示:
***** hello #####
good bye! ♥♥♥
下面是两个图,分别显示堆栈和附加到函数对象的闭包。
当通过参数或非局部变量调用函数时,代码需要局部变量绑定,例如 margin_top、填充以及 a、b、n。为了确保函数代码正常工作,应该可以访问很久以前消失的 maker 函数的堆栈帧,该帧与“message”的函数对象一起备份在闭包中。
上一个:奇怪的嘘声语言语法
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