闭包与装饰器

闭包与装饰器

一、闭包

闭包是语法闭包的简称，是引用自由变量的函数。这个被引用的自由变量将与这个函数一同存在，即使已经离开创造它的环境也不例外。所以，闭包是由函数和与其相关的引用环境组合而成的实体。闭包是函数式编程的重要语法结构。Python也支持这一特性。

假设我们通过配置实现打招呼的函数实现闭包：

def GreetingConfig(prefix):
    def greeting(postfix):
        print(prefix,postfix)
    return greeting
res = GreetingConfig('Good morning!')
res('alex')

在以上程序中，GreetingConfig()函数嵌套greeting()函数，且greeting()函数作为返回值。greeting()函数访问上一级函数的变量prefix。此时，GreetingConfig()函数就是闭包。

闭包的总结：

• 闭包函数必须有嵌套函数；
• 嵌套函数需要引用上一级函数的变量；
• 闭包函数必须返回嵌套函数。

二、装饰器

装饰器本质上就是函数，功能是为其他函数添加附加功能。

通俗的来讲，装饰器就是等于高阶函数+函数嵌套+闭包的综合实现。

装饰器有两大原则：第一，不修改被修饰函数的源代码；第二，不修改被修饰函数的调用方法。

我们通过实例一步步讲解装饰器的功能，首先我们实现一个简单的延时函数，并在程序中调用它，即：

import time
def test():
    time.sleep(3)
    print('test函数运行完毕')
test()

执行以上程序的运行结果为：

test函数运行完毕

函数功能非常简单：延时3秒钟，延时后打印，然后在程序中调用该函数。

假设此时想添加一个新功能：计算出test()函数总共的运行时间，为了使源代码保持不变，在这里我们就可以用装饰器来实现，即：

import time
def timmer(func):   #func=test
    def wrapper():
        start_time = time.time()
        func() #就是在运行test()
        stop_time = time.time()
        print('运行时间是%s'%(stop_time-start_time))
    return wrapper

@timmer  #相当于test=timmer(test)
def test():
    time.sleep(3)
    print('test函数运行完毕')

test()

执行以上程序的运行结果为：

test函数运行完毕
运行时间是3.000999927520752

在以上程序中，timmer()函数就是一个装饰器，装饰器完美地实现了它的两大原则，既没有修改源代码，也没用修改调用方法。其中@timmer中的@是Python装饰器的语法糖。@timmer放在test()函数的定义处，相当于执行了语句：test=timmer(test)，这就是调用方法为什么没被修改的原因。

1.被装饰的函数带参数

在以上程序中，被装饰的函数test()没有参数，如果有参数，则装饰器该如何构建呢？基于以上程序，修改为如下代码，即：

import time
def timmer(func):   #func=test
    def wrapper(*args,**kwargs):   
        start_time = time.time()
        func(*args,**kwargs) #就是在运行test()
        stop_time = time.time()
        print('运行时间是%s'%(stop_time-start_time))
    return wrapper

@timmer #test=timmer(test)
def test(name,age):
    time.sleep(3)
    print('test函数运行完毕，名字是%s，年龄是%s'%(name,age))
test('alex',18)

执行以上程序的运行结果为：

test函数运行完毕，名字是alex，年龄是18
运行时间是3.000999927520752

可以看到，当被装饰的函数test()有参数时，可将装饰器的嵌套函数修改为被装饰器函数的形式即可。

若想要使用共同的装饰器来修饰多个不同的函数，则这些不同的函数参数形式不同，装饰器可以通过可变参数（*args，**kwargs）的方式来实现嵌套函数。

2.带参数的装饰器

对于装饰器本身带参数的情况我们应该如何实现，基于前面的例子，为装饰器添加一个bool变量，可以通过变量的真假判断是否调用计时功能，即：

import time
def ctime(flag = False):
    if flag:
        def timmer(func):   #func=test
            def wrapper(*args,**kwargs):
                start_time = time.time()
                func(*args,**kwargs) #就是在运行test()
                stop_time = time.time()
                print('运行时间是%s'%(stop_time-start_time))
            return wrapper
    else:
        def timmer(func):
            return func
    return timmer


@ctime(flag = False) #test=timmer(test)
def test(name,age):
    time.sleep(3)
    print('test函数运行完毕，名字是%s，年龄是%s'%(name,age))
test('alex',18)

@ctime(flag = True) #test=timmer(test)
def test1(name,age):
    time.sleep(3)
    print('test1函数运行完毕，名字是%s，年龄是%s'%(name,age))
test1('lisi',20)

执行以上程序的运行结果为：

test函数运行完毕，名字是alex，年龄是18
test1函数运行完毕，名字是lisi，年龄是20
运行时间是3.000999927520752

分析以上程序可以看出，将同一个装饰器ctime用于两个不同的函数：test()和test1()。另外，通过装饰器的参数可以为装饰过程添加判断，@ctime(True)表示进行计时，@ctime(False)不会进行计时，程序运行结果也证明了这一点。

3.装饰器调用顺序

使用多个装饰器修饰同个函数时，装饰器的调用顺序与语法糖@的声明顺序相反。