Python中的閉包 - Closure

Python中的閉包不是一個一說就能明白的概念，可是隨着你往學習的深刻，不管如何你都須要去了解這麼一個東西。

閉包的概念

咱們嘗試從概念上去理解一下閉包。

在一些語言中，在函數中能夠（嵌套）定義另外一個函數時，若是內部的函數引用了外部的函數的變量，則可能產生閉包。閉包能夠用來在一個函數與一組「私有」變量之間建立關聯關係。在給定函數被屢次調用的過程當中，這些私有變量可以保持其持久性。
—— 維基百科)

用比較容易懂的人話說，就是當某個函數被當成對象返回時，夾帶了外部變量，就造成了一個閉包。看例子。

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def make_printer(msg): def printer(): print msg # 夾帶私貨（外部變量） return printer # 返回的是函數，帶私貨的函數 printer = make_printer('Foo!') printer()

支持將函數當成對象使用的編程語言，通常都支持閉包。好比Python, JavaScript。

如何理解閉包

閉包存在有什麼意義呢？爲何須要閉包？

我我的認爲，閉包存在的意義就是它夾帶了外部變量（私貨），若是它不夾帶私貨，它和普通的函數就沒有任何區別。同一個的函數夾帶了不一樣的私貨，就實現了不一樣的功能。其實你也能夠這麼理解，閉包和麪向接口編程的概念很像，能夠把閉包理解成輕量級的接口封裝。

接口定義了一套對方法簽名的約束規則。

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def tag(tag_name): def add_tag(content): return "<{0}>{1}</{0}>".format(tag_name, content) return add_tag content = 'Hello' add_tag = tag('a') print add_tag(content) # <a>Hello</a> add_tag = tag('b') print add_tag(content) # <b>Hello</b>

在這個例子裏，咱們想要一個給content加tag的功能，可是具體的tag_name是什麼樣子的要根據實際需求來定，對外部調用的接口已經肯定，就是add_tag(content)。若是按照面向接口方式實現，咱們會先把add_tag寫成接口，指定其參數和返回類型，而後分別去實現a和b的add_tag。

可是在閉包的概念中，add_tag就是一個函數，它須要tag_name和content兩個參數，只不過tag_name這個參數是打包帶走的。因此一開始時就能夠告訴我怎麼打包，而後帶走就行。

上面的例子不太生動，其實在咱們生活和工做中，閉包的概念也很常見。好比說手機撥號，你只關心電話打給誰，而不會去糾結每一個品牌的手機是怎麼實現的，用到了哪些模塊。再好比去餐館吃飯，你只要付錢就能夠享受到服務，你並不知道那桌飯菜用了多少地溝油。這些均可以當作閉包，返回來的是一些功能或者服務（打電話，用餐），可是這些功能使用了外部變量（天線，地溝油等等）。

你也能夠把一個類實例當作閉包，當你在構造這個類時，使用了不一樣的參數，這些參數就是閉包裏的包，這個類對外提供的方法就是閉包的功能。可是類遠遠大於閉包，由於閉包只是一個能夠執行的函數，可是類實例則有可能提供不少方法。

什麼時候使用閉包

其實閉包在Python中很常見，只不過你沒特別注意這就是一個閉包。好比Python中的裝飾器Decorator，假如你須要寫一個帶參數的裝飾器，那麼通常都會生成閉包。

爲何？由於Python的裝飾器是一個固定的函數接口形式。它要求你的裝飾器函數（或裝飾器類）必須接受一個函數並返回一個函數：

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# how to define def wrapper(func1): # 接受一個callable對象 return func2 # 返回一個對象，通常爲函數 # how to use def target_func(args): # 目標函數 pass # 調用方式一，直接包裹 result = wrapper(target_func)(args) # 調用方式二，使用@語法，等同於方式一 @wrapper def target_func(args): pass result = target_func()

那麼若是你的裝飾器若是帶參數呢？那麼你就須要在原來的裝飾器上再包一層，用於接收這些參數。這些參數（私貨）傳遞到內層的裝飾器裏後，閉包就造成了。因此說當你的裝飾器須要自定義參數時，通常都會造成閉包。（類裝飾器例外）

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def html_tags(tag_name): def wrapper_(func): def wrapper(*args, **kwargs): content = func(*args, **kwargs) return "<{tag}>{content}</{tag}>".format(tag=tag_name, content=content) return wrapper return wrapper_ @html_tags('b') def hello(name='Toby'): return 'Hello {}!'.format(name) # 不用@的寫法以下 # hello = html_tag('b')(hello) # html_tag('b') 是一個閉包，它接受一個函數，並返回一個函數 print hello() # <b>Hello Toby!</b> print hello('world') # <b>Hello world!</b>

關於裝飾器的更深刻剖析，能夠看我寫的另一篇博客。

再深刻一點

其實也沒必要太深刻，理解這上面的概念，不少看起來頭疼的代碼也不過如此。

下面讓咱們來了解一下閉包的包到底長什麼樣子。其實閉包函數相對與普通函數會多出一個__closure__的屬性，裏面定義了一個元組用於存放全部的cell對象，每一個cell對象一一保存了這個閉包中全部的外部變量。

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>>> def make_printer(msg1, msg2): def printer(): print msg1, msg2 return printer >>> printer = make_printer('Foo', 'Bar') # 造成閉包 >>> printer.__closure__ # 返回cell元組 (<cell at 0x03A10930: str object at 0x039DA218>, <cell at 0x03A10910: str object at 0x039DA488>) >>> printer.__closure__[0].cell_contents # 第一個外部變量 'Foo' >>> printer.__closure__[1].cell_contents # 第二個外部變量 'Bar'