【3.0】Python高级之函数对象与闭包函数

【一】函数对象

• 函数对象指的是函数可以被当做 数据 来处理，具体可以分为四个方面的使用

【1】函数可以被引用

# 定义一个函数
def add(x, y):
    return x + y


# 将函数地址绑定给一个变量
func = add
# 通过这个变量找到对应的地址，从而调用函数
res = func(1, 2)
print(res) # 3

【2】函数可以作为容器类型的元素

def add(x, y):
    return x + y


dic = {'add': add, 'max': max}
print(dic)  # {'add': <function add at 0x0000020523843E20>, 'max': <built-in function max>}
res = dic['add'](1, 2)
print(res)  # 3

【3】函数可以作为参数传入另外一个参数

def add(x, y):
    return x + y


def foo(x, y, func):
    return func(x, y)


res = foo(1, 2, add)
print(res) # 3

【4】函数的返回值可以是一个函数

def add(x, y):
    return x + y


def bar():
    return add


func = bar()
print(func)  # <function add at 0x00000239EC363E20>
res = func(1, 2)
print(res)  # 3

【二】闭包函数

【1】什么是闭包

• 闭包是指包含对自由变量的函数和对这些变量的引用环境的组合。

• 基于函数对象的概念，可以将函数返回到任意位置去调用

• 但作用域的关系是在定义完函数时就已经被确定了的，与函数的调用位置无关。

# 定义全局变量
x_global = 1


# 定义外层函数
def outer():
    def inner():
        print(x_global)

    return inner


def func():
    x_func = 3
    # 调用f1()返回函数f2
    inner = outer()
    # 需要按照函数定义时的作用关系去执行，与调用位置无关
    inner()


func()  # 结果为1

【2】什么是闭包函数

• 也就是说函数被当做数据处理时，始终以自带的作用域为准。
• 若内嵌函数包含对外部函数作用域（而非全局作用域）中变量的引用
• 那么该’内嵌函数’就是闭包函数，简称闭包(Closures)

# 定义全局变量
x_global = 1


def outer():
    # 定义局部变量，覆盖全局变量
    x_global = 2

    def inner():
        # 打印外部函数的局部变量
        print(x_global)

    return inner


func = outer()
func()  
# 结果为2

【3】如何查看闭包函数所包裹的外部变量

• 可以通过函数的closure属性，查看到闭包函数所包裹的外部变量

# 定义全局变量
x_global = 1


def outer():
    # 定义局部变量，覆盖全局变量
    x_global = 2

    def inner():
        # 打印外部函数的局部变量
        print(x_global)

    return inner


func = outer()
func()
# 结果为2

res_first = func.__closure__
print(res_first)  # (<cell at 0x000001945A08B9A0: int object at 0x0000019459AA0110>,)

print(dir(func.__closure__[0]))
'''
['__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'cell_contents']
'''

# __closure__ 属性是一个元组，包含了函数闭包中的每个 cell 对象。每个 cell 对象都有一个 cell_contents 属性，它存储着相应的值。
res_second = func.__closure__[0].cell_contents
print(res_second)  # 2

• “闭”代表函数是内部的，“包”代表函数外’包裹’着对外层作用域的引用。
• 因而无论在何处调用闭包函数，使用的仍然是包裹在其外层的变量。

【4】闭包函数用途

（1）保持状态

• 保持状态： 闭包可以用来保持函数调用之间的状态。

• 目前为止，我们得到了两种为函数体传值的方式

  • 一种是直接将值以参数的形式传入
  • 另外一种就是将值包给函数

[1]将值以参数的形式传入

import requests

# 将值以参数的形式传入
def get(url):
    return requests.get(url).text

[2]将值包给函数

import requests

# 将值包给函数
def page(url):
    def get():
        return requests.get(url).text

    return get

[3]对比

• 方式一在下载同一页面时需要重复传入url
• 方式二只需要传一次值，就会得到一个包含指定url的闭包函数，以后调用该闭包函数无需再传url

import requests


# 将值以参数的形式传入
def get(url):
    return requests.get(url).text


# 方式一下载同一页面
get('https://www.python.org')
get('https://www.python.org')
get('https://www.python.org')

import requests


# 将值包给函数
def page(url):
    def get():
        return requests.get(url).text

    return get


# 方式二下载同一页面
python = page('https://www.python.org')
python()
python()
python()

（2）函数工厂

• 函数工厂： 闭包允许创建函数工厂，即可以动态生成函数。
• 在你的例子中，page 函数就是一个函数工厂，它返回一个根据传入的 url 动态生成的函数。

import requests


# 将值包给函数
def page(url):
    def get():
        return requests.get(url).text

    return get

python = page('https://www.python.org')
java = page('https://www.java.com')

（3）封装

• 封装： 闭包可以用来实现类似面向对象编程中的封装概念。
• 通过将函数和其相关的状态（变量）捆绑在一起，形成一个封闭的单元。

def counter():
    count = 0

    def increment():
        nonlocal count
        count += 1
        return count

    return increment

counter1 = counter()
counter2 = counter()

print(counter1())  # 1
print(counter1())  # 2
print(counter2())  # 1