闭包函数
本文是Python通用编程系列教程，已全部更新完成，实现的目标是从零基础开始到精通Python编程语言。本教程不是对Python的内容进行泛泛而谈，而是精细化，深入化的讲解，共5个阶段，25章内容。所以，需要有耐心的学习，才能真正有所收获。虽不涉及任何框架的使用，但是会对操作系统和网络通信进行全局的讲解，甚至会对一些开源模块和服务器进行重写。学完之后，你所收获的不仅仅是精通一门Python编程语言，而且具备快速学习其他编程语言的能力，无障碍阅读所有Python源码的能力和对计算机与网络的全面认识。对于零基础的小白来说，是入门计算机领域并精通一门编程语言的绝佳教材。对于有一定Python基础的童鞋，相信这套教程会让你的水平更上一层楼。
一 函数嵌套
1. 函数嵌套调用
函数嵌套调用指的是在函数内部又调用了其他的函数。
# 求三个数的最大值
def max2(x, y):
if x > y:
return x
else:
return y
def max3(x, y, z):
res1 = max2(x, y)
res2 = max2(res1, z)
return res2
print(max3(11, 199, 2))
2. 函数嵌套定义
函数的嵌套定义指的是在函数内又定义了其他函数。
# 示例1
def func1():
print('from func1')
def func2(): # 定一个一个函数和定义一个变量类似
print('from func2')
print(func2)
func2()
func1()
# print(func2)
# 示例2
# 函数在定义阶段不执行函数体内的代码
def f1():
print('f1')
def f2():
print('f2')
def f3():
print('f3')
f3()
f2()
f1()
二 名称空间
1. 名称空间说明
名称空间从字面意思理解是存放名字的地方，最开始我们在讲解变量的时候知道：定义一个变量就是开辟一块内存空间，这个内存空间存放的是变量的值，除了变量值之外，还有变量名，变量名与变量值的绑定关系这个数据要在内存中存储。变量名是名字，函数名也是名字，名称空间就是存放名字与值的绑定关系的地方。
2. 名称空间的分类
名称空间分为三类：
- 内置名称空间：存放Python解释器自带的名字，在解释器启动时就生效，解释器关闭则失效。
- 全局名称空间：文件级别的名字,在执行文件的时候生效，在文件结束或者在文件执行期间被删除则失效。有些全局名称空间可能一眼看上去不像是全局名称空间，我们只需要要记住，只要不是内置名称空间和局部名称空间，那么就是全局名称空间。
- 局部名称空间：存放函数内定义的名字(函数的参数以及函数内的名字都存放与局部名称空间)，在函数调用时临时生效，函数结束则失效。
# 内置
print(print)
print(len)
# 以下4个都是全局
x = 1 # 全局
def func(): # func是全局名称空间
name = 'Albert' # name是局部名称空间
# del func # 我们不需要自己删除
if 10 > 3:
y = 2 # 全局
while True:
z = 5 # 全局
break
# 局部
def func1(x): # 实参1传给行参x就相当于在函数内被定义 x=1，故x为局部
# x = 1
y = 2 # 局部
func1(1)
内置名称空间与全局名称空间的结束的生命周期基本上是一致的，程序执行结束或者文件关闭(手动强制关闭写python代码的这个文件)，内置或全局名称空间生命周期结束。局部名称空间生命周期是从函数调用开始到函数结束生命周期终止。
加载顺序：内置名称空间->全局名称空间->局部名称空间
查找名字：局部名称空间->全局名称空间->内置名称空间
# 加载顺序很好理解，查找顺序是以当前位置为起始点
len = 0 # 我们是为了测试，自己写代码千万不能覆盖内置名称空间
def f1():
# len = 1
def f2():
# len = 2
print(len)
# len = 3
f2()
f1()
三 作用域
1. 全局作用域
全局作用域包含的是内置名称空间与全局名称空间的名字，它的特点是：
- 在任何位置都能够访问的到
- 该范围内的名字会伴随程序整个生命周期
如果在局部使用全局作用域的变量，是没有问题的，但是如果是在局部修改全局作用域的变量则不能直接修改，而要使用global关键字才可以修改。
global_count = 0
def global_check():
print(global_count) # 直接使用全局变量
def global_modify():
global global_count # 修改前需要先使用global
global_count += 1
print(global_count)
global_check()
global_modify()
2. 局部作用域
局部作用域包含的是局部名称空间的名字，它的特点是：
- 只能在函数内使用
- 调用函数时生效，调用结束失效
如果在局部使用的是嵌套在函数内部的局部变量，同理，可以直接使用，而修改需要使用nonlocal关键字。
def make_counter():
count = 0
def check_counter():
print(count)
check_counter()
def modify_counter():
nonlocal count
count += 1
print(count)
modify_counter()
make_counter()
四 函数对象
1. 函数对象说明
函数在Python中是第一类对象，这句话可以通俗理解为函数也是一个对象，就像是int，字符串，列表和字典一样都是对象，等讲到了面向对象我们就会对这个概念有了进一步理解，现在就可以暂时理解为函数对象可以像int或者字符串一样使用。
# 1 函数可以被引用
# int示例
x = 1
y = x
# 函数示例
def bar():
print('from bar')
f = bar
f()
# 2 可以当中参数传入
# int示例
x = 1
def func(a):
print(a)
func(x)
# 函数示例
def bar():
print('from bar')
def wrapper(func):
func()
wrapper(bar)
# 3 可以当中函数的返回值
# int示例
x = 1
def foo():
return x
res = foo()
print(res)
# 函数示例
def bar():
print('from bar')
def foo(func):
return func
f = foo(bar)
f()
# 4 可以当中容器类型的元素
# int示例
z = 1
l = [z, ]
print(l)
# 函数示例
def get():
print('from get')
def put():
print('from put')
l1 = [get, put]
l1[0]()
2. 函数对象应用(重点)
利用这一特性，可以优雅的取代原来的if多分支(elif这种多分支是我们写代码要尽可能避免的)。
def auth():
print('登陆。。。。。')
def register():
print('注册。。。。。')
def check():
print('查看。。。。')
def transfer():
print('转账。。。。')
def pay():
print('支付。。。。')
func_dict = {
'1': auth,
'2': register,
'3': check,
'4': transfer,
'5': pay
}
def interactive():
while True:
print("""
1 登录
2 注册
3 查看
4 转账
5 支付
""")
choice = input('>>: ').strip()
if choice in func_dict:
func_dict[choice]()
else:
print('非法操作')
interactive()
五 闭包函数
1. 闭包函数说明
闭包函数就是定义在函数内部的函数，也就是函数的嵌套定义，根据字面意思理解，闭包函数有两个关键字闭和包分别是的封闭和包裹。需要注意的重点是：闭包函数的作用域关系在函数定义阶段就固定死了，与调用位置无关。
def outer():
x = 1
def inner(): # 在outer函数内部再定一个函数
# x = 2
print('from inner', x)
return inner # outer函数返回inner函数对象
f = outer() # 现在的f是一个全局变量，同时是inner函数对象
print(f)
x = 3 # 这个x = 3并不能改变inner函数外层的x
f()
def foo():
x = 4 # 这个x = 4 同样也不能改变
f() # 全局作用域在任意位置都可以调用
foo()
闭包函数可以用外层函数来调用内部的函数，打破了函数的层级限制，与此同时该函数包含对外部函数作用域中名字的引用。
def outer():
name = 'Albert'
def inner():
print('my name is %s' % name)
return inner
f = outer()
f()
2. 为函数体传值的两种方式
(1) 以参数的形式的传入
# 模块的导入后面章节会讲解，requests模块就是模拟浏览器向目标站点发请求
import requests
def get(url):
response = requests.get(url) # get方法获取请求返回对象
print(response)
if response.status_code == 200: # 200是一个状态码，代表请求成功
print(response.text) # text方法是获取返回对象的内容
get('https://www.baidu.com')
(2) 以闭包函数的形式传入
闭包函数就是在函数外层再包裹一层作用域，由于这个作用域在外层函数内部，所以只作用在内层函数上。
import requests
def outer(url): # 给外层函数穿参就相当于 url='https://www.baidu.com'
# url='https://www.baidu.com' # 这个作用域就是作用在get函数上的
def get():
response = requests.get(url)
if response.status_code == 200:
print(response.text)
return get
baidu = outer('https://www.baidu.com')
python = outer('https://www.python.org')
baidu()
print('=================================>')
python()
简化与总结闭包函数用法
def outer(x):
def foo(): # foo虽然没有直接传参，但是outer函数的作用域赋予了x动态变化
print(x)
return foo
f_10 = outer(10)
f_10()
f_100 = outer(100)
f_100()
六 装饰器
1. 装饰器说明
器指的工具(只要是工具，你就应该想到函数)，装饰指的是为被装饰对象添加新功能，需要注意的是：项目一旦上线之后，就应该遵循开发封闭的原则。开放封闭指的是对修改函数内的源代码和调用方式是封闭的，对功能的扩展是开放的。看起来有点矛盾，但这就是我们要做的。在这样的要求下，我们必须要找到一种解决方案，能够在不修改一个功能内源代码以及调用方式的前提下，为其添加新功能。这就用到了装饰器，它能够在不修改被装饰对象源代码与调用方式的前提下，为被装饰器对象添加新功能。
2. 无参装饰器
(1) 无参装饰器实现过程
无参装饰器指的是装饰器本身没有参数。
# 要求：为index函数添加一个统计时间的功能
import time # 这是一个与时间相关的模块
def index():
time.sleep(3) # 睡3秒
print('welcome to index page')
index()
# 版本一(只有index函数可以使用)
import time # 这是一个与时间相关的模块
def index():
time.sleep(3) # 睡3秒
print('welcome to index page')
start_time = time.time() # 从1970年开始计时的时间戳
index()
end_time = time.time()
print('run time is %s' % (end_time - start_time))
# 版本二(两个函数都可以使用，但是有大量重复代码)
def index():
time.sleep(3)
print('welcome to index page')
def home(name):
time.sleep(5)
print('welcome %s to home page' % name)
start_time = time.time()
index()
stop_time = time.time()
print('run time is %s' % (stop_time - start_time))
start_time = time.time()
home('Albert')
stop_time = time.time()
print('run time is %s' % (stop_time - start_time))
# 版本三(修改了源函数的调用方式)
import time
def index():
time.sleep(3)
print('welcome to index page')
def home(name):
time.sleep(5)
print('welcome %s to home page' % name)
def wrapper(func): # func=index
start_time = time.time()
func() # index()
stop_time = time.time()
print('run time is %s' % (stop_time - start_time))
wrapper(index)
# 版本四(使用闭包函数，不修改源函数调用方式)
import time
def index():
time.sleep(3)
print('welcome to index page')
def outer(func): # func=最原始的index
# func=最原始的index
def wrapper():
start_time = time.time()
func()
stop_time = time.time()
print(stop_time - start_time)
return wrapper
# a = outer(index) # outer函数结果可以赋值给任意变量
# b = outer(index)
# c = outer(index)
index = outer(index) # 赋值给index覆盖原来的index，index = wrapper
index() # wrapper()
# 版本五(解决原函数返回值无效)
import time
def index():
time.sleep(1)
print('welcome to index page')
return 1 # 假如源函数有一个返回值
def outer(func):
# func=最原始的home
def wrapper():
start_time = time.time()
res = func() # 调用最原始的index
stop_time = time.time()
print(stop_time - start_time)
return res
return wrapper
index = outer(index) # 新的index=wrapper
res = index() # 上一个版本返回值为None
print(res)
# 版本六(终极版，解决有参函数和无参函数通用的问题)
import time
def index():
time.sleep(1)
print('welcome to index page')
return 1
def home(name):
time.sleep(2)
print('welcome %s to home page' % name)
def timer(func): # 装饰器也是一个函数，我们给他一个好听的名字
def wrapper(*args, **kwargs): # wrapper函数有无参数由源函数决定
start_time = time.time()
res = func(*args, **kwargs)
stop_time = time.time()
print(stop_time - start_time)
return res
return wrapper
index = timer(index) # 新的index=wrapper
home = timer(home) # 新的home=wrapper
home(name='Albert') # wrapper(name='Albert')
home('Albert') # wrapper('Albert')
index() # wrapper()
# 无参装饰器模板
def outer(func):
def inner(*args, **kwargs):
"""
这里写装饰器逻辑
:param args: 任意位置参数
:param kwargs: 任意关键参数
:return: 一个函数对象
"""
res = func(*args, **kwargs)
return res
return inner
(2) 装饰器语法糖
import time
# 装饰器也是一个函数，使用函数必先定义，所以装饰器放在最上方
def timer(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
start_time = time.time()
res = func(*args, **kwargs)
stop_time = time.time()
print(stop_time - start_time)
return res
return wrapper
@timer # 在被装饰对象正上方单独一行添加，相当于执行index=timer(index)
def index():
time.sleep(1)
print('welcome to index page')
return 1
# @timer # home=timer(home) 当不需要装饰器的时候只需注释这一行即可
def home(name):
time.sleep(2)
print('welcome %s to home page' % name)
index()
home('Albert')
(3) 用户认证装饰器
import time
current_user = {
'username': None,
}
def auth(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
if current_user['username']:
print('已经登陆过了')
res = func(*args, **kwargs)
return res
name = input('用户名>>: ').strip()
pwd = input('密码>>: ').strip()
if name == 'Albert' and pwd == '1':
print('登陆成功')
current_user['username'] = name
res = func(*args, **kwargs)
return res
else:
print('用户名或密码错误')
return wrapper
@auth
def index():
time.sleep(1)
print('welcome to index page')
return 1
@auth
def home(name):
time.sleep(2)
print('welcome %s to home page' % name)
index()
home('Albert')
(3) 多个装饰器叠加
import time
current_user = {
'username': None,
}
def auth(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
if current_user['username']:
print('已经登陆过了')
res = func(*args, **kwargs)
return res
name = input('用户名>>: ').strip()
pwd = input('密码>>: ').strip()
if name == 'Albert' and pwd == '1':
print('登陆成功')
current_user['username'] = name
res = func(*args, **kwargs)
return res
else:
print('用户名或密码错误')
return wrapper
def timer(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
start_time = time.time()
res = func(*args, **kwargs)
stop_time = time.time()
print(stop_time - start_time)
return res
return wrapper
"""
@auth
@timer # 这样写的话timer只统计index的执行时间
"""
@timer # timer 统计的是auth+index的执行时间
@auth
def index():
time.sleep(1)
print('welcome to index page')
return 1
index()
3. 有参装饰器
有参装饰器就是装饰器本身需要一个参数，结合我们以前讲过的文件操作，其实文件就是存放数据的仓库，类似于数据库，数据库分很多种，常见的有MySQL，Oracle，PostgreSQL和DB2等等，在一些项目的需求中，不同的数据会分散存储在不同的数据库中，这时我们使用基于对象的数据模型(通俗讲就是使用编程语言来操作数据库)操作不同数据库就要执行不同的代码。
import time
current_user = {
'username': None,
}
def auth(engine):
def user_auth(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
if engine == 'file':
print('基于文件的认证')
if current_user['username']:
print('已经登陆过了')
res = func(*args, **kwargs)
return res
name = input('用户名>>: ').strip()
pwd = input('密码>>: ').strip()
if name == 'Albert' and pwd == '1':
print('登陆成功')
current_user['username'] = name
res = func(*args, **kwargs)
return res
else:
print('用户名或密码错误')
elif engine == 'mysql':
print('基于MyQL的认证')
elif engine == 'ldap':
print('基于LDAP的认证')
elif engine == 'postgresql':
print('基于PostgreSQL的认证')
return wrapper
return user_auth
@auth('file') # auth装饰器本身是一个函数，在语法糖中也可以传参数
def index():
time.sleep(1)
print('welcome to index page')
return 1
index()
4. 装饰器补充
from functools import wraps
def deco(func):
@wraps(func) # 加在最内层函数正上方
def wrapper(*args, **kwargs):
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
@deco
def index():
'''哈哈哈哈'''
print('from index')
装饰器使用的是闭包函数的原理，返回的是和原来函数同名字的函数地址，再加上()就能调用这个函数，所以给我们的感觉是原来的函数没有变化，却添加了新的功能，其实已经不是原来的函数了，你可以把以上代码的第三行注释掉，运行代码，打印结果为None，就是因为你运行的函数已经不是原来的函数了，所以这其实是一个伪装饰器，要想让装饰器真的是装饰器，调用别人写好的包，返回结果还是原函数，以上写法就是。
原创作者：马一特
文章出处：http://www.cnblogs.com/mayite/
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