Python函數編程——閉包和裝飾器

Python函數編程——閉包和裝飾器

1、閉包

關於閉包，即函數定義和函數表達式位於另外一個函數的函數體內(嵌套函數)。並且，這些內部函數能夠訪問它們所在的外部函數中聲明的全部局部變量、參數。當其中一個這樣的內部函數在包含它們的外部函數以外被調用時，就會造成閉包。也就是說，內部函數會在外部函數返回後被執行。而當這個內部函數執行時，它仍然必需訪問其外部函數的局部變量、參數以及其餘內部函數。這些局部變量、參數和函數聲明（最初時）的值是外部函數返回時的值，但也會受到內部函數的影響。

def outer():
    name = 'alex'
    def inner():
        print("在inner裏打印外層函數的變量",name)
    return inner # 注意這裏只是返回inner的內存地址，並未執行
f = outer() # .inner at 0x1027621e0> 
f()  # 至關於執行的是inner()

注意此時outer已經執行完畢，正常狀況下outer裏的內存都已經釋放了，但此時因爲閉包的存在，咱們卻還能夠調用inner, 而且inner內部還調用了上一層outer裏的name變量。這種粘粘糊糊的現象就是閉包。

閉包的意義：返回的函數對象，不只僅是一個函數對象，在該函數外還包裹了一層做用域，這使得，該函數不管在何處調用，優先使用本身外層包裹的做用域。

閉包在哪會用？ 請往下看。

2、裝飾器

請看完下面這個故事！！！！

你是一家視頻網站的後端開發工程師，大家網站有如下幾個版塊。

def home():
    print("---首頁----")
def america():
    print("----歐美專區----")
def japan():
    print("----日韓專區----")
def henan():
    print("----河南專區----")

視頻剛上線初期，爲了吸引用戶，大家採起了免費政策，全部視頻免費觀看，迅速吸引了一大批用戶，免費一段時間後，天天巨大的帶寬費用公司承受不了了，因此準備對比較受歡迎的幾個版塊收費，其中包括「歐美」 和 「河南」專區，你拿到這個需求後，想了想，想收費得先讓其進行用戶認證，認證經過後，再斷定這個用戶是不是VIP付費會員就能夠了，是VIP就讓看，不是VIP就不讓看就好了唄。 你以爲這個需求非常簡單，由於要對多個版塊進行認證，那應該把認證功能提取出來單獨寫個模塊，而後每一個版塊裏調用 就能夠了，與是你輕輕的就實現了下面的功能 。

account = {
    "is_authenticated":False,# 用戶登陸了就把這個改爲True
    "username":"alex", # 僞裝這是DB裏存的用戶信息
    "password":"abc123" # 僞裝這是DB裏存的用戶信息
}
def login():
    if account["is_authenticated"] is False:
        username = input("user:")
        password = input("pasword:")
        if username == account["username"] and password == account["password"]:
            print("welcome login....")
            account["is_authenticated"] = True
        else:
            print("wrong username or password!")
    else:
        print("用戶已登陸，驗證經過...")
def home():
    print("---首頁----")
def america():
    login()  # 執行前加上驗證
    print("----歐美專區----")
def japan():
    print("----日韓專區----")
def henan():
    login()  # 執行前加上驗證
    print("----河南專區----")
home()
america()
henan()

此時你信心滿滿的把這個代碼提交給你的TEAM LEADER審覈，沒成想，沒過5分鐘，代碼就被打回來了， TEAM LEADER給你反饋是，我如今有不少模塊須要加認證模塊，你的代碼雖然實現了功能，可是須要更改要加認證的各個模塊的源代碼，這直接違反了軟件開發中的一個原則「開放-封閉」原則，簡單來講，它規定已經實現的功能代碼不該該被修改，但能夠被擴展，即：

• 封閉：已實現的功能代碼塊不該該被修改
• 開放：對現有功能的擴展開放

這個原則你仍是第一次據說，我擦，再次感覺了本身這個野生程序員與正規軍的差距，BUT ANYWAY,老大要求的這個怎麼實現呢？如何在不改原有功能代碼的狀況下加上認證功能呢？你一時想不出思路，只好帶着這個問題回家繼續憋，媳婦不在家，去隔壁老王家串門了，你正好落的清靜，一不當心就想到了解決方案，不改源代碼能夠呀。 你師從沙河金角大王時，記得他教過你，高階函數，就是把一個函數當作一個參數傳給另一個函數，當時大王說，有一天，你會用到它的，沒想到這時這個知識點忽然從腦子裏蹦出來了，我只須要寫個認證方法，每次調用 須要驗證的功能 時，直接 把這個功能 的函數名當作一個參數 傳給 個人驗證模塊不就好了麼，哈哈，機智如我，如是你啪啪啪改寫了以前的代碼。

account = {
    "is_authenticated":False,# 用戶登陸了就把這個改爲True
    "username":"alex", # 僞裝這是DB裏存的用戶信息
    "password":"abc123" # 僞裝這是DB裏存的用戶信息
}
def login(func):
    if account["is_authenticated"] is False:
        username = input("user:")
        password = input("pasword:")
        if username == account["username"] and password == account["password"]:
            print("welcome login....")
            account["is_authenticated"] = True
        else:
            print("wrong username or password!")
    if account["is_authenticated"] is True:  # 主要改了這
        func() # 認證成功了就執行傳入進來的函數
def home():
    print("---首頁----")
def america():
    print("----歐美專區----")
def japan():
    print("----日韓專區----")
def henan():
    print("----河南專區----")
home()
login(america) # 須要驗證就調用 login，把須要驗證的功能 當作一個參數傳給login
login(henan)

你很開心，終於實現了老闆的要求，不改變原功能代碼的前提下，給功能加上了驗證，此時，媳婦回來了，後面還跟着老王，你兩家關係很是好，老王常常來串門，老王也是碼農，你跟他分享了你寫的代碼，興奮的等他看完 誇獎你NB,沒成想，老王看後，並無誇你，抱起你的兒子，笑笑說，你這個代碼仍是改改吧， 要否則會被開除的，WHAT? 會開除，明明實現了功能 呀， 老王講，沒錯，功能是實現了，可是你又犯了一個大忌，什麼大忌？ 你改變了調用方式呀， 想想，如今沒每一個須要認證的模塊，都必須調用你的login()方法，並把本身的函數名傳給你，人家以前可不是這麼調用的， 試想，若是有100個模塊須要認證，那這100個模塊都得更改調用方式，這麼多模塊確定不止是一我的寫的，讓每一個人再去修改調用方式 才能加上認證，你會被罵死的。。。。 你以爲老王說的對，但問題是，如何即不改變原功能代碼，又不改變原有調用方式，還能加上認證呢？ 你苦思了一會，仍是想不出，老王在逗你的兒子玩，你說，老王呀，快給我點思路 ，實在想不出來，老王背對着你問，

老王：學過匿名函數沒有？

你：學過學過，就是lambda嘛

老王：那lambda與正常函數的區別是什麼？

你：最直接的區別是，正常函數定義時須要寫名字，但lambda不須要

老王：沒錯，那lambda定好後，爲了屢次調用 ，能否也給它命個名？

你：能夠呀，能夠寫成plus = lambda x:x+1相似這樣，之後再調用plus就能夠了，但這樣不就失去了lambda的意義了，明明人家叫匿名函數呀，你起了名字有什麼用呢？

老王：我不是要跟你討論它的意義 ，我想經過這個讓你明白一個事實

老王邊說着，邊拿起你兒子的畫板，在上面寫了如下代碼：

def plus(n):
    return n+1
plus2 = lambda x:x+1

老王： 上面這兩種寫法是否是表明 一樣的意思？

你：是的

老王：我給lambda x:x+1 起了個名字叫plus2，是否是至關於def plus2(x) ?

你：我擦，你別說，還真是，但老王呀，你想說明什麼呢？

老王： 沒啥，只想告訴你，給函數賦值變量名就像def func_name　是同樣的效果，以下面的plus(n)函數，你調用時能夠用plus名，還能夠再起個其它名字，如

calc = plus
calc(n)

你明白我想傳達什麼意思了麼？

你：。。。。。。。。。。。這。。。。。。嗯 。。。。。不太。。。。明白 。。

老王：。。。。這。。。。。呵呵。。。。。。好吧。。。。，那我在給你點一下，你以前寫的下面這段調用認證的代碼

home()
login(america) #須要驗證就調用 login，把須要驗證的功能 當作一個參數傳給login
# home()
# america()
login(henan)

老王：你之因此改變了調用方式，是由於用戶每次調用時須要執行login(henan)，相似的。其實稍一改就能夠了呀

home()
america = login(america)
henan = login(henan)

老王：這樣之後其它人調用henan時，其實至關於調用了login(henan), 經過login裏的驗證後，就會自動調用henan功能。

你：我擦，還真是唉。。。，老王，仍是你nb。。。不過，等等， 我這樣寫了好，那用戶調用時，應該是下面這個樣子

home()
america = login(america) #你在這裏至關於把america這個函數替換了
henan = login(henan)
#那用戶調用時依然寫
america()

但問題在於，還不等用戶調用 ，你的america = login(america)就會先本身把america執行了呀。。。。，你應該等我用戶調用的時候再執行纔對呀，不信我試給你看。。。

老王：哈哈，你說的沒錯，這樣搞會出現這個問題，但你想一想有沒有解決辦法呢？

你：我擦，你指的思路呀，大哥。。。我哪知道下一步怎麼走。。。

老王：算了，估計你也想不出來。。。 學過嵌套函數沒有？

你：yes,而後呢？

老王：想實現一開始你寫的america = login(america)不觸發你真正的america函數的執行，只須要在這個login裏面再定義一層函數，第一次調用america = login(america)只調用到外層login，這個login雖然會執行，但不會觸發認證了，由於認證的全部代碼被封裝在login裏層的新定義 的函數裏了，login只返回 裏層函數的函數名，這樣下次再執行america()時， 就會調用裏層函數啦。。。

你：。。。。。。什麼？ 什麼個意思，我蒙逼了。。。

老王：仍是給你看代碼吧。。

account = {
    "is_authenticated":False,# 用戶登陸了就把這個改爲True
    "username":"alex", # 僞裝這是DB裏存的用戶信息
    "password":"abc123" # 僞裝這是DB裏存的用戶信息
}
def login(func):
    def inner(): # 再定義一層函數
        if account["is_authenticated"] is False:
            username = input("user:")
            password = input("pasword:")
            if username == account["username"] and password == account["password"]:
                print("welcome login....")
                account["is_authenticated"] = True
            else:
                print("wrong username or password!")
        if account["is_authenticated"] is True:
            func()
    return inner  # 注意這裏只返回inner的內存地址，不執行
def home():
    print("---首頁----")
def america():
    print("----歐美專區----")
def japan():
    print("----日韓專區----")
def henan():
    print("----河南專區----")
home()
america = login(america) # 此次執行login返回的是inner的內存地址 .inner at 0x101762840>
henan = login(henan)  # .inner at 0x102562840>
america()  # 至關於執行inner()
henan()

此時你仔細着了老王寫的代碼　，感受老王真不是通常人呀，連這種奇淫巧技都能想出來。。。，心中默默感謝上天賜你一個大牛鄰居。

你: 老王呀，你這個姿式很nb呀，你首創的？ 此時你媳婦噗嗤的笑出聲來，你也不知道 她笑個球。。。

老王：呵呵， 這不是我首創的呀固然 ，這是開發中一個經常使用的玩法，叫語法糖，官方名稱「裝飾器」，其實上面的寫法，還能夠更簡單 能夠把下面代碼去掉

america = login(america) # 此次執行login返回的是inner的內存地址
henan = login(henan)  # .inner at 0x102562840>

只在你要裝飾的函數上面加上下面代碼

@login
def america():
    print("----歐美專區----")
def japan():
    print("----日韓專區----")
@login
def henan():
    print("----河南專區----")

效果是同樣的。

你開心的玩着老王教你的新姿式 ，玩着玩着就手賤給你的「河南專區」版塊 加了個參數，而後，結果出錯了。。

你：老王，老王，怎麼傳個參數就不行了呢？

老王：那必然呀，你調用henan時，實際上是至關於調用的login，你的henan第一次調用時henan = login(henan)， login就返回了inner的內存地址，第2次用戶本身調用henan(5),實際上至關於調用的是inner,但你的inner定義時並無設置參數，但你給他傳了個參數，因此天然就報錯了呀

你：可是個人 版塊須要傳參數呀，你不讓我傳不行呀。。。

老王：沒說不讓你傳，稍作改動即可。。

老王：你再試試就行了 。

你： 果真好使，大神就是大神呀。 。。 不過，若是有多個參數呢？

老王：。。。。老弟，你不要什麼都讓我教你吧，非固定參數你沒學過麼？*args,**kwargs…

你：噢 。。。還能這麼搞?,nb,我再試試。 你身陷這種新玩法中沒法自拔，竟沒注意到老王已經離開，你媳婦告訴你說爲了避免打擾你加班，今晚帶孩子去跟她姐妹住 ，你以爲媳婦真體貼，最終，你終於搞定了全部需求，徹底遵循開放-封閉原則，最終代碼以下。

account = {
    "is_authenticated":False,# 用戶登陸了就把這個改爲True
    "username":"alex", # 僞裝這是DB裏存的用戶信息
    "password":"abc123" # 僞裝這是DB裏存的用戶信息
}
def login(func):
    def inner(*args,**kwargs): # 再定義一層函數
        if account["is_authenticated"] is False:
            username = input("user:")
            password = input("pasword:")
            if username == account["username"] and password == account["password"]:
                print("welcome login....")
                account["is_authenticated"] = True
            else:
                print("wrong username or password!")
        if account["is_authenticated"] is True:
            func(*args,**kwargs)
    return inner  # 注意這裏只返回inner的內存地址，不執行
def home():
    print("---首頁----")
@login
def america():
    print("----歐美專區----")
def japan():
    print("----日韓專區----")
@login
def henan(vip_level):
    if vip_level < 3:
        print("----河南專區普通會員----")
    else:
        print("歡迎來到尊貴河南口音RMB玩傢俬密社區".center(50,"-"))
        print("再充值500就能夠獲取演員微信號，幸福大門即將開啓".center(50," "))
# home()
# america = login(america) # 此次執行login返回的是inner的內存地址 .inner at 0x101762840>
# henan = login(henan)  # .inner at 0x102562840>
america()  # 至關於執行inner()
henan(5)

此時，你已累的不行了，洗洗就抓緊睡了，半夜，上廁所，隱隱聽到隔壁老王家有微弱的女人的聲音傳來，你會心一笑，老王這傢伙，不聲不響找了女友也不帶給我看看，改天必定要見下真人。。。。。你本想着給媳婦打個電話問問她到了閨蜜家沒有，想着想着居然睡着了。。。

翌日，你精神抖擻到了公司，把代碼扔給leader, leader看完後，會心一笑，小夥子不錯，這纔是專業的寫法嘛。