python嵌套函數、閉包與decorator

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一段代碼的執行結果不光取決與代碼中的符號，更多地是取決於代碼中符號的意義，而運行時的意義是由名字空間決定的。名字空間是在運行時由python虛擬機動態維護的，可是有時候咱們但願能將名字空間靜態化。即：咱們但願有的代碼不受名字空間變換的影響，始終保持一致的行爲和結果。

這樣的意義何在呢？

這就不得不說說嵌套函數了。

上面代碼中，咱們只設置了一次基準值。此後，在每次進行比較操做的時候，儘管調用的實際函數real_compare的local名字空間中沒有base，而global名字空間中有base = 1，可是函數調用結果顯示，real_compare以一種神奇的方式得知了base應該是10，而不是1。

也就是說在real_compare函數做爲返回值被傳遞給compare_with_10的時候，有一個名字空間已經與real_compare牢牢地綁定在一塊兒了，在執行real_compare的時候，這個名字空間又被恢復了，這就是一種將名字空間靜態化的方法。

這個名字空間和函數捆綁後的結果被稱爲一個閉包（closure)。

好比PyFunctionObject是Python虛擬機專門爲字節碼指令準備的大包袱，global名字空間、默認參數都能在PyFunctionObject中與字節碼指令捆綁在一塊兒，因此PyFunctionObject也是一個Python中閉包的具體表現。

閉包是最內嵌套的一種實現。

 

不用閉包咱們也能實現上面相同的功能，

上面這個就不是閉包，爲何呢？

由於最後一個print語句中傳入的base=1的狀況，竟然可以改變基準值，這裏若是是閉包的話，那就會拋出異常的。

咱們利用函數默認值，竟然實現了閉包的效果。

那麼，閉包和默認參數的實現方式是否是類似的呢？

1.1實現閉包的基石

閉包的建立一般是利用嵌套函數來完成的。在PyCodeObject中，與嵌套函數相關的屬性有co_cellvars 、co_freevars。前者是一個保存嵌套的做用域中使用的變量的集合，後者是保存使用了外層做用區域中的變量的集合，二者均爲tuple。

PyFrameObject對象中，也有與閉包實現相關的屬性，這就是f_localsplus,在PyFrame_New中，extras = code->co_stacksize + code->co_nlocals+ncells+ nfrees;

extras正是f_localsplus指向的那片內存的大小。

PyFunctionObject中，還有一個與閉包實現有關的屬性。

 

1.2閉包實現

1.2.1建立closure

在PyCodeObject的co_cellvars中有東西，在PyEval_EvalCodeEx中，Python虛擬機就會如同處理默認參數同樣，將co_cellvars中的東西拷貝到新建立的PyFrameObject的f_localsplus中。

python虛擬機先得到被內層嵌套函數引用的符號名，而後就建立一個cell對象，隨後cell對象被拷貝到新建立的PyFrameObject的f_localsplus中。位置爲co->co_nlocals+i,說明在f_localsplus中，cell對象的位置是在局部變量以後的。

上面總結就是：把PyCodeObject中的co_cellvars寫道PyFrameObject的f_localsplus.

處理了cell對象以後，Python虛擬機進入PyEval_EvalFrameEx，從而正式開始函數調用。

從PyFrame中取得f_localsplus中的cell對象，存爲freevars對象。在PyFunctionObject中，存儲須要傳遞的內容。

2.2使用closure

閉包是在外層函數中建立，在內層函數中使用。

在將內層函數賦值給一個名字以後，例如show_value,

而後在show_vale()的時候，發現內層函數對應的PyCodeObject中的co_flags中包含了CO_NESTED,因此會進入到PyEval_EvalCodeEx.

而在內層函數對應的PyCodeObject中co_freevars裏有引用外層函數中的符號名字，在PyEval_EvalCodeEx中，就會對這個co_freevars進行處理。

即在PyFunctionObject對象中與PyCodeObject對象綁定的裝滿了PyCellObject對象的tuple，因此這裏其實偶是將PyCellObject對象一個一個地放入到f_localsplus中相應的位置。

處理完以後，PyFrameObject中就有閉包須要的元素了。

這裏和調用外層函數時一致的，在內層函數調用的過程當中，當引用外層做用域符號時，必定是到f_localsplus中的free變量區域中獲取獲得符號對應的值。

到這裏咱們已經講完closure的建立到傳遞到使用的全過程了。

2.3 decorator

裝飾器的本質其實就是閉包。

其餘沒啥好說的了，只是包裝了一下而已。