Python闭包的使用示例

什么是闭包？

借用维基上解释：在计算机科学中，闭包（Closure）是词法闭包（Lexical Closure）的简称，是引用了自由变量的函数。这个被引用的自由变量将和这个函数一同存在，即使已经离开了创造它的环境也不例外。所以，有另一种说法认为闭包是由函数和与其相关的引用环境组合而成的实体。闭包在运行时可以有多个实例，不同的引用环境和相同的函数组合可以产生不同的实例。

好吧，看了这段定义的确不是还不能立即理解闭包到底是什么。不过，闭包并不是很难理解，往下看几个小例子就能明确它到底是什么了。

前提介绍：

在了解闭包前，我们需要了解python语法中变量的作用范围（对理解后面的闭包的例子有帮助）。Python从语法上支持多个函数嵌套。在python现有的(2.1版本后)嵌套规则下，嵌套函数可以访问全局作用域自己本身的作用域以及自己之上的函数的局部作用域。如（来自python核心编程一书）：

变量范围例一：

x = 1
def foo():
 y = 2
 def bar():
  z = 3
  print x + y + z
 bar()
foo()

结果为输出：6

解释：

也就是bar()函数能够访问全局变量x，自己的局部作用域z，并且还能访问嵌套自己的foo()函数的局部变量y。

接着，我们还需要知道在python2.x中，里层函数虽然能够访问外层函数的变量，但是却不能对其赋值。我们对例一稍作修改：

变量范围例二：

x = 1
def foo():
 y = 2
 def bar():
  z = 3
  y += 1
  print x + y + z
 bar()
foo()

结果：此时运行将报错“ UnboundLocalError: local variable 'y' referenced before assignment ”。

这个错误的意思是说本地变量y在引用前没有被定义。这是因为在里层函数里对变量进行赋值时，python将认为这个变量是本地的，所以如果有修改变量的值就会变成局部变量（当然如果没有修改，那么python将先在自己定义的范围内查找，如果没有则去外层查找，这样就知道了y是个外层的变量）。

这在python 3.x中可以使用nonlocal来解决，nonlocal关键字是用来在函数或其他作用域中使用外层(非全局)变量的。

了解了python中的变量作用域后，我们来看几个闭包的例子（来自python核心编程一书）：

闭包例一：

def counter(start_at=0):
 count = [start_at]
 def incr():
  count[0] += 1
  return count[0]
 return incr
结果：

>>> count = counter(5)
>>> print count()
6
>>> print count()
7
>>> count2 = counter(100)
>>> print count2()
101
解释：

在counter函数中，我们定义了一个incr函数，incr函数的作用就是将count[0]的值加一，counter函数返回incr函数。注意，要知道，python中一切阶对象，函数也是可以作为函数对象进行传递和返回的。

当我们执行count = counter(5)时，count就被赋予了incr这个函数对象，也就说可以调用count就相当于调用incr函数。另外，我们给counter函数一个参数5，那么count[0]的初始值就为5了，把这个返回来的给定了参数的函数对象赋值给了count，那么每次调用count就会执行count[0]加一，并且返回count[0]的值。

综上，我们可以看出，counter()函数通过不同的参数，得到的函数对象是不一样的，也就是说，我们能够通过这种形式将函数和一个参数绑定在一起赋值给一个对象，然后再通过这个对象进行相关的操作。

注意：这里不能将counter()中的count由列表换成单一变量，否则会报UnboundLocalError错误（前提介绍有说明为什么），但是列表可以。

闭包例二：

def xy_add(x):
 def adding(y):
  #根据前面的函数嵌套变量作用域介绍，你应该知道adding()中可以访问x
  return x + y
 return adding
结果：

>>> myadd = xy_add(3)
>>> print myadd(4)

>>> print myadd(3)

解释：

xy_add()函数将范围其嵌套的adding函数对象，当我们给定xy_add()函数参数时，比如给定xi了，并将这个参数下返回的函数对象赋值给myadd后，myadd就是一个带有特定参数的函数，通过调用myadd(yi)，我们就能得到任何一个xi与yi的相加

python实例

看概念总是让人摸不着头脑,看几个python小例子就会了

例1

def make_adder(addend):
    def adder(augend):
        return augend + addend
    return adder

p = make_adder(23)
q = make_adder(44)

print p(100)
print q(100)
运行结果:

123
144
分析一下:

我们发现,make_adder是一个函数,包括一个参数addend,比较特殊的地方是这个函数里面又定义了一个新函数,这个新函数里面的一个变量正好是外部make_adder的参数.也就是说,外部传递过来的addend参数已经和adder函数绑定到一起了,形成了一个新函数,我们可以把addend看做新函数的一个配置信息,配置信息不同,函数的功能就不一样了,也就是能得到定制之后的函数.

再看看运行结果,我们发现,虽然p和q都是make_adder生成的,但是因为配置参数不同,后面再执行相同参数的函数后得到了不同的结果.这就是闭包.

例2

def hellocounter (name):
    count=[0]
    def counter():
        count[0]+=1
        print 'Hello,',name,',',str(count[0])+' access!'
    return counter

hello = hellocounter('ma6174')
hello()
hello()
hello() 
执行结果

Hello, ysisl , 1 access!
Hello, ysisl , 2 access!
Hello, ysisl , 3 access!
分析一下

这个程序比较有趣,我们可以把这个程序看做统计一个函数调用次数的函数.count[0]可以看做一个计数器,没执行一次hello函数,count[0]的值就加1。也许你会有疑问:为什么不直接写count而用一个列表?这是python2的一个bug,如果不用列表的话,会报这样一个错误:

UnboundLocalError: local variable 'count' referenced before assignment.

什么意思?就是说conut这个变量你没有定义就直接引用了,我不知道这是个什么东西,程序就崩溃了.于是,再python3里面,引入了一个关键字:nonlocal,这个关键字是干什么的?就是告诉python程序,我的这个count变量是再外部定义的,你去外面找吧.然后python就去外层函数找,然后就找到了count=0这个定义和赋值,程序就能正常执行了.

python3 代码

def hellocounter (name):
    count=0
    def counter():
        nonlocal count
        count+=1
        print 'Hello,',name,',',str(count[0])+' access!'
    return counter

hello = hellocounter('ma6174')
hello()
hello()
hello() 
 

例3

def makebold(fn):
    def wrapped():
        return "" + fn() + ""
    return wrapped

def makeitalic(fn):
    def wrapped():
        return "" + fn() + ""
    return wrapped

@makebold
@makeitalic
def hello():
    return "hello world"

print hello()
执行结果

hello world
简单分析

怎么样?这个程序熟悉吗?这不是传说的的装饰器吗?对,这就是装饰器,其实,装饰器就是一种闭包,我们再回想一下装饰器的概念:对函数(参数,返回值等)进行加工处理,生成一个功能增强版的一个函数。再看看闭包的概念,这个增强版的函数不就是我们配置之后的函数吗?区别在于,装饰器的参数是一个函数或类,专门对类或函数进行加工处理。

python里面的好多高级功能，比如装饰器，生成器，列表推到，闭包，匿名函数等，开发中用一下，可能会达到事半功倍的效果！

之和。

意义和作用：

说实话，我初学python，还没怎么用过闭包，javascript中倒是用过，不过印象已经不深了。这里摘录在网上其他人的看法。

1> 函数和对象的根本目的是以某种逻辑方式组织代码，并提高代码的可重复使用性。闭包也是一种组织代码的结构，它同样提高的代码的可重复使用性。出处。

2> 当闭包执行完后，仍然能够保持住当前的运行环境。比如控制棋子运动过程中，闭包可以利用上一次的棋子坐标进行运算。出处。

3> 闭包可以根据外部作用域的局部变量来得到不同的结果，这有点像一种类似配置功能的作用，我们可以修改外部的变量，闭包根据这个变量展现出不同的功能。比如有时我们需要对某些文件的特殊行进行分析，先要提取出这些特殊行。出处。

4> 利于并行运算，类比装饰器作用等等。