python—函数进阶-命名空间，闭包，装饰器

 名称空间

又名name space, 顾名思义就是存放名字的地方，存什么名字呢？(放变量名)举例说明，若变量x=1，1存放于内存中，那名字x存放在哪里呢？名称空间正是存放名字x与1绑定关系的地方

 举例说明：

 

 

相当于就是说，name space 不仅存了变量名字x，而且存了与变量1 所绑定的关系

其实名称空间和作用域有关系，名称空间共3种，分别如下

 

• locals: 是函数内的名称空间，包括局部变量和形参，打印当前所在的名称空间的所有变量（函数里的所有变量都存在函数内部的名称空间）
• globals: 全局变量，打印你的程序，也就是所在脚本的所有变量
• builtins: 内置模块的名字空间

 

举例：

 

x = 1
》》》globals()
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <class '_frozen_importlib.BuiltinImporter'>,
 '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, 'x': 1}

》》》locals()
{'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <class '_frozen_importlib.BuiltinImporter'>,
 '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, 'x': 1}
#没有定义函数  所以打印出来的就是这个

>>> __builtins__
<module 'builtins' (built-in)>
>>> dir(__builtins__)
['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 'BlockingIOError', 'BrokenPipeError', 'BufferError', 
'BytesWarning', 'ChildProcessError', 'ConnectionAbortedError', 'ConnectionError', 'ConnectionRefusedError', 'ConnectionResetError',
 'DeprecationWarning', 'EOFError', 'Ellipsis', 'EnvironmentError', 'Exception', 'False', 'FileExistsError', 'FileNotFoundError', 
'FloatingPointError', 'FutureWarning', 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError', 'ImportWarning', 'IndentationError', 'IndexError', 
'InterruptedError', 'IsADirectoryError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError', 'MemoryError', 'ModuleNotFoundError', 'NameError', 
'None', 'NotADirectoryError', 'NotImplemented', 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError', 'PendingDeprecationWarning', 
'PermissionError', 'ProcessLookupError', 'RecursionError', 'ReferenceError', 'ResourceWarning', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning', 
'StopAsyncIteration', 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError', 'SystemExit', 'TabError', 'TimeoutError', 
'True', 'TypeError', 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 'UnicodeEncodeError', 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 
'UnicodeWarning', 'UserWarning', 'ValueError', 'Warning', 'WindowsError', 'ZeroDivisionError', '_', '__build_class__', '__debug__', 
'__doc__', '__import__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'abs', 'all', 'any', 'ascii', 'bin', 'bool', 'bytearray',
 'bytes', 'callable', 'chr', 'classmethod', 'compile', 'complex', 'copyright', 'credits', 'delattr', 'dict', 'dir', 'divmod', 'enumerate', 
'eval', 'exec', 'exit', 'filter', 'float', 'format', 'frozenset', 'getattr', 'globals', 'hasattr', 'hash', 'help', 'hex', 'id', 'input',
 'int', 'isinstance', 'issubclass', 'iter', 'len', 'license', 'list', 'locals', 'map', 'max', 'memoryview', 'min', 'next', 'object', 
'oct', 'open', 'ord', 'pow', 'print', 'property', 'quit', 'range', 'repr', 'reversed', 'round', 'set', 'setattr', 'slice', 'sorted', 
'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 'type', 'vars', 'zip']
#这些就是内置方法的一些东西

 

不同变量的作用域不同 ，就是由这个变量所在的命名空间决定的。

作用域即（有效）范围

• 全局范围：全局存活，全局有效
• 局部范围：临时存活，局部有效

查看当前变量作用域方法 globals(),locals()

解释（作用域和名称空间）：作用域是一个名字的范围，而作用域之所以有效，是名称空间决定的。

作用域查找顺序（根本上是从名称空间里找）

 

level = 'L0'
n = 22


def func():
    level = 'L1'
    n = 33
    print(locals())

    def outer():
        n = 44
        level = 'L2'
        print(locals(),n)

        def inner():
            level = 'L3'
            print(locals(),n) #此外打印的n是多少？
        inner()
    outer()


func()

 

问题：在inner()里的打印的n的值是多少？

LEGB 代表名字查找顺序: locals -> enclosing function -> globals -> __builtins__

• locals 是函数内的名字空间，包括局部变量和形参
• enclosing 外部嵌套函数的名字空间
• globals 全局变量，函数定义所在模块的名字空间
• builtins 内置模块的名字空间

 

函数进阶—闭包                                                                          

 

例1：
def func():
    n =10
    def func2():
        print('func2', n)
    return func2
f = func()
print(f)
f()



<function func.<locals>.func2 at 0x000001DE1B55BEA0>
func2 10    #执行结果

例2：
def outer():
    name = 'alex'

    def inner():
        print("在inner里打印外层函数的变量",name)

    return inner


f = outer() 

f()

<function outer.<locals>.inner at 0x00000244F17FBEA0>
在inner里打印外层函数的变量 alex   #执行结果



#按照之前讲的，是不会打印func2里边的n，但结果打印了，
#这就涉及到了闭包，也就是说刚刚代码执行的效果就是闭包

简单阐述闭包：

在函数里边又套了一层子函数，外部函数执行的时候，子函数被返回了，返回的内存地址，然后在外面执行子函数的时候，又引用了外层函数的变量，相当于

子函数和外层函数有一种纠结的关系，这种关系就叫闭包。

专业阐述闭包：

关于闭包，即函数定义和函数表达式位于另一个函数的函数体内(嵌套函数)。而且，这些内部函数可以访问它们所在的外部函数中声明的所有局部变量、参数。当其中一个这样的内部函数在包含它们的外部函数之外被调用时，就会形成闭包。也就是说，内部函数会在外部函数返回后被执行。而当这个内部函数执行时，它仍然必需访问其外部函数的局部变量、参数以及其他内部函数。这些局部变量、参数和函数声明（最初时）的值是外部函数返回时的值，但也会受到内部函数的影响。

闭包的意义：返回的函数对象，不仅仅是一个函数对象，在该函数外还包裹了一层作用域，这使得，该函数无论在何处调用，优先使用自己外层包裹的作用域

 举例：

题目一：

 

def make_adder(addend):
    def adder(augend):
        return augend+addend
    return adder
 
res1 = make_adder(12)
res2 = make_adder(13)
print(res1(100))
print(res2(100))
 
# 运行结果：
# 112
# 113


分析一下:
    我们发现,make_adder是一个函数,包括一个参数addend,
比较特殊的地方是这个函数里面又定义了一个新函数,
这个新函数里面的一个变量正好是外部make_adder的参数.
也就是说,外部传递过来的addend参数已经和adder函数绑定到一起了,
形成了一个新函数,我们可以把addend看做新函数的一个配置信息,
配置信息不同,函数的功能就不一样了,也就是能得到定制之后的函数.
    再看看运行结果,我们发现,虽然p和q都是make_adder生成的,
但是因为配置参数不同,后面再执行相同参数的函数后得到了不同的结果.这就是闭包.

 

题目二：

 

def makebold(n):
    def wrapped():
        return n()
    return wrapped
 
def makeitalic(n):
    def wrapped():
        return n()
    return wrapped
 
@makebold
@makeitalic
 
def hello():
    return 'hello word'
 
print(hello())
# hello word


怎么样?这个程序熟悉吗?这不是传说的的装饰器吗?对,这就是装饰器,
其实,装饰器就是一种闭包,我们再回想一下装饰器的概念:对函数(参数,返回值等)
进行加工处理,生成一个功能增强版的一个函数。再看看闭包的概念,这个增强版的
函数不就是我们配置之后的函数吗?区别在于,装饰器的参数是一个函数或类,
专门对类或函数进行加工处理。
python里面的好多高级功能，比如装饰器，生成器，列表推到，闭包，匿名函数等，
开发中用一下，可能会达到事半功倍的效果！

 

装饰器

装饰器，即装饰器具，就是在符合开放-封闭原则的前提下，给代码加些功能 。其实就是闭包加函数的重新赋值

 

举例：

你是一家视频网站的后端开发工程师，你们网站有以下几个版块。

def home():
    print("---首页----")

def america():
    print("----欧美专区----")

def japan():
    print("----日韩专区----")

def henan():
    print("----河南专区----")

　　

视频刚上线初期，为了吸引用户，你们采取了免费政策，所有视频免费观看，迅速吸引了一大批用户，免费一段时间后，每天巨大的带宽费用公司承受不了了，所以准备对比较受欢迎的几个版块收费，其中包括“欧美” 和 “河南”专区，你拿到这个需求后，想了想，想收费得先让其进行用户认证，认证通过后，再判定这个用户是否是VIP付费会员就可以了，是VIP就让看，不是VIP就不让看就行了呗。 你觉得这个需求很是简单，因为要对多个版块进行认证，那应该把认证功能提取出来单独写个模块，然后每个版块里调用 就可以了，与是你轻轻的就实现了下面的功能 。

#_*_coding:utf-8_*_

user_status = False #用户登录了就把这个改成True

def login():
    _username = "alex" #假装这是DB里存的用户信息
    _password = "abc!23" #假装这是DB里存的用户信息
    global user_status
    if user_status == False:
        username = input("user:")
        password = input("pasword:")
        if username == _username and password == _password:
            print("welcome login....")
            user_status = True
        else:
            print("wrong username or password!")
    else:
        print("用户已登录，验证通过...")

def home():
    print("---首页----")

def america():
    login() #执行前加上验证
    print("----欧美专区----")

def japan():
    print("----日韩专区----")

def henan():
    login() #执行前加上验证
    print("----河南专区----")

home()
america()
henan()

　　

此时你信心满满的把这个代码提交给你的TEAM LEADER审核，没成想，没过5分钟，代码就被打回来了， TEAM LEADER给你反馈是，我现在有很多模块需要加认证模块，你的代码虽然实现了功能，但是需要更改需要加认证的各个模块的代码，这直接违反了软件开发中的一个原则“开放-封闭”原则，简单来说，它规定已经实现的功能代码不允许被修改，但可以被扩展，即：

• 封闭：已实现的功能代码块不应该被修改
• 开放：对现有功能的扩展开放

这个原则你还是第一次听说，我擦，再次感受了自己这个野生程序员与正规军的差距，BUT ANYWAY,老大要求的这个怎么实现呢？如何在不改原有功能代码的情况下加上认证功能呢？你一时想不出思路，只好带着这个问题回家继续憋，媳妇不在家，去隔壁老王家串门了，你正好落的清静，一不小心就想到了解决方案，不改源代码可以呀。 你师从沙河金角大王时，记得他教过你，高阶函数，就是把一个函数当做一个参数传给另外一个函数，当时大王说，有一天，你会用到它的，没想到这时这个知识点突然从脑子 里蹦出来了，我只需要写个认证方法，每次调用 需要验证的功能 时，直接 把这个功能 的函数名当做一个参数 传给 我的验证模块不就行了么，哈哈，机智如我，如是你啪啪啪改写了之前的代码。

#_*_coding:utf-8_*_

user_status = False #用户登录了就把这个改成True

def login(func): #把要执行的模块从这里传进来
    _username = "alex" #假装这是DB里存的用户信息
    _password = "abc!23" #假装这是DB里存的用户信息
    global user_status

    if user_status == False:
        username = input("user:")
        password = input("pasword:")

        if username == _username and password == _password:
            print("welcome login....")
            user_status = True
        else:
            print("wrong username or password!")

    if user_status == True:
        func() # 看这里看这里，只要验证通过了，就调用相应功能

def home():
    print("---首页----")

def america():
    #login() #执行前加上验证
    print("----欧美专区----")

def japan():
    print("----日韩专区----")

def henan():
    #login() #执行前加上验证
    print("----河南专区----")
home()
login(america) #需要验证就调用 login，把需要验证的功能 当做一个参数传给login
# home()
# america()
login(henan)

　　

你很开心，终于实现了老板的要求，不改变原功能代码的前提下，给功能加上了验证，此时，媳妇回来了，后面还跟着老王，你两家关系 非常 好，老王经常来串门，老王也是码农，你跟他分享了你写的代码，兴奋的等他看完 夸奖你NB,没成想，老王看后，并没有夸你，抱起你的儿子，笑笑说，你这个代码还是改改吧， 要不然会被开除的，WHAT? 会开除，明明实现了功能 呀， 老王讲，没错，你功能 是实现了，但是你又犯了一个大忌，什么大忌？ 你改变了调用方式呀， 想一想，现在没每个需要认证的模块，都必须调用你的login()方法，并把自己的函数名传给你，人家之前可不是这么调用 的， 试想，如果 有100个模块需要认证，那这100个模块都得更改调用方式，这么多模块肯定不止是一个人写的，让每个人再去修改调用方式 才能加上认证，你会被骂死的。。。。 你觉得老王说的对，但问题是，如何即不改变原功能代码，又不改变原有调用方式，还能加上认证呢？ 你苦思了一会，还是想不出，老王在逗你的儿子玩，你说，老王呀，快给我点思路 ，实在想不出来，老王背对着你问， 老王：学过匿名函数没有？ 你：学过学过，就是lambda嘛 老王：那lambda与正常函数的区别是什么？ 你：最直接的区别是，正常函数定义时需要写名字，但lambda不需要 老王：没错，那lambda定好后，为了多次调用 ，可否也给它命个名？ 你：可以呀，可以写成plus = lambda x:x+1类似这样，以后再调用plus就可以了，但这样不就失去了lambda的意义了，明明人家叫匿名函数呀，你起了名字有什么用呢？ 老王：我不是要跟你讨论它的意义 ，我想通过这个让你明白一个事实 说着，老王拿起你儿子的画板，在上面写了以下代码：

def plus(n):
    return n+1

plus2 = lambda x:x+1

　　

老王： 上面这两种写法是不是代表 同样的意思？ 你：是的 老王：我给lambda x:x+1 起了个名字叫plus2，是不是相当于def plus2(x) ? 你：我擦，你别说，还真是，但老王呀，你想说明什么呢？ 老王： 没啥，只想告诉你，给函数赋值变量名就像def func_name　是一样的效果，如下面的plus(n)函数，你调用时可以用plus名，还可以再起个其它名字，如

calc = plus

calc(n)

　　

你明白我想传达什么意思了么？ 你：。。。。。。。。。。。这。。。。。。嗯 。。。。。不太。。。。明白 。。 老王：。。。。这。。。。。呵呵。。。。。。好吧。。。。，那我在给你点一下，你之前写的下面这段调用 认证的代码

home()
login(america) #需要验证就调用 login，把需要验证的功能 当做一个参数传给login
# home()
# america()
login(henan)

　　

你之所改变了调用方式，是因为用户每次调用时需要执行login(henan)，类似的。其实稍一改就可以了呀

home()
america = login(america)
henan = login(henan)

　　

这样你，其它人调用henan时，其实相当于调用了login(henan), 通过login里的验证后，就会自动调用henan功能。 你：我擦，还真是唉。。。，老王，还是你nb。。。不过，等等， 我这样写了好，那用户调用时，应该是下面这个样子

home()
america = login(america) #你在这里相当于把america这个函数替换了
henan = login(henan)
#那用户调用时依然写
america()

　　

但问题在于，还不等用户调用 ，你的america = login(america)就会先自己把america执行了呀。。。。，你应该等我用户调用 的时候 再执行才对呀，不信我试给你看。。。 老王：哈哈，你说的没错，这样搞会出现这个问题？ 但你想想有没有解决办法 呢？ 你：我擦，你指的思路呀，大哥。。。我哪知道 下一步怎么走。。。 老王：算了，估计你也想不出来。。。 学过嵌套函数没有？ 你：yes,然后呢？ 老王：想实现一开始你写的america = login(america)不触发你函数的执行，只需要在这个login里面再定义一层函数，第一次调用america = login(america)只调用到外层login，这个login虽然会执行，但不会触发认证了，因为认证的所有代码被封装在login里层的新定义 的函数里了，login只返回 里层函数的函数名，这样下次再执行america()时， 就会调用里层函数啦。。。 你：。。。。。。什么？ 什么个意思，我蒙逼了。。。 老王：还是给你看代码吧。。

def login(func): #把要执行的模块从这里传进来

    def inner():#再定义一层函数
        _username = "alex" #假装这是DB里存的用户信息
        _password = "abc!23" #假装这是DB里存的用户信息
        global user_status

        if user_status == False:
            username = input("user:")
            password = input("pasword:")

            if username == _username and password == _password:
                print("welcome login....")
                user_status = True
            else:
                print("wrong username or password!")

        if user_status == True:
            func() # 看这里看这里，只要验证通过了，就调用相应功能

    return inner #用户调用login时，只会返回inner的内存地址，下次再调用时加上()才会执行inner函数

　　

此时你仔细着了老王写的代码　，感觉老王真不是一般人呀，连这种奇淫巧技都能想出来。。。，心中默默感谢上天赐你一个大牛邻居。 你: 老王呀，你这个姿势很nb呀，你独创的？ 此时你媳妇噗嗤的笑出声来，你也不知道 她笑个球。。。 老王：呵呵， 这不是我独创的呀当然 ，这是开发中一个常用的玩法，叫语法糖，官方名称“装饰器”，其实上面的写法，还可以更简单 可以把下面代码去掉

america = login(america) #你在这里相当于把america这个函数替换了

　　

只在你要装饰的函数上面加上下面代码：解释（在函数上面写@login ，当前执行，并把下面函数的函数名当作参数传进去，再把结果赋值成新的函数名，相当于america = login(america)）

@login
def america():
    #login() #执行前加上验证
    print("----欧美专区----")

def japan():
    print("----日韩专区----")

@login
def henan():
    #login() #执行前加上验证
    print("----河南专区----")

　　

效果是一样的。 你开心的玩着老王教你的新姿势 ，玩着玩着就手贱给你的“河南专区”版块 加了个参数，然后，结果 出错了。。。

你：老王，老王，怎么传个参数就不行了呢？ 老王：那必然呀，你调用henan时，其实是相当于调用的login，你的henan第一次调用时henan = login(henan)， login就返回了inner的内存地址，第2次用户自己调用henan("3p"),实际上相当于调用的时inner,但你的inner定义时并没有设置参数，但你给他传了个参数，所以自然就报错了呀 你：但是我的 版块需要传参数呀，你不让我传不行呀。。。 老王：没说不让你传，稍做改动便可。。

老王：你再试试就好了 。 你： 果然好使，大神就是大神呀。 。。 不过，如果有多个参数呢？ 老王：。。。。老弟，你不要什么都让我教你吧，非固定参数你没学过么？ *args,**kwargs... 你：噢 。。。还能这么搞?,nb,我再试试。 你身陷这种新玩法中无法自拔，竟没注意到老王已经离开，你媳妇告诉你说为了不打扰你加班，今晚带孩子去跟她姐妹住 ，你觉得媳妇真体贴，最终，你终于搞定了所有需求，完全遵循开放-封闭原则，最终代码如下。

#_*_coding:utf-8_*_

user_status = False #用户登录了就把这个改成True

def login(func): #把要执行的模块从这里传进来

    def inner(*args,**kwargs):#再定义一层函数
        _username = "alex" #假装这是DB里存的用户信息
        _password = "abc!23" #假装这是DB里存的用户信息
        global user_status

        if user_status == False:
            username = input("user:")
            password = input("pasword:")

            if username == _username and password == _password:
                print("welcome login....")
                user_status = True
            else:
                print("wrong username or password!")

        if user_status == True:
            func(*args,**kwargs) # 看这里看这里，只要验证通过了，就调用相应功能

    return inner #用户调用login时，只会返回inner的内存地址，下次再调用时加上()才会执行inner函数


def home():
    print("---首页----")

@login
def america():
    #login() #执行前加上验证
    print("----欧美专区----")

def japan():
    print("----日韩专区----")

# @login
def henan(style):
    '''
    :param style: 喜欢看什么类型的，就传进来
    :return:
    '''
    #login() #执行前加上验证
    print("----河南专区----")

home()
# america = login(america) #你在这里相当于把america这个函数替换了
henan = login(henan)

# #那用户调用时依然写
america()

henan("3p")

　　

此时，你已累的不行了，洗洗就抓紧睡了，半夜，上厕所，隐隐听到隔壁老王家有微弱的女人的声音传来，你会心一笑，老王这家伙，不声不响找了女朋友也不带给我看看，改天一定要见下真人。。。。 第二2天早上，产品经理又提了新的需求，要允许用户选择用qq\weibo\weixin认证，此时的你，已深谙装饰器各种装逼技巧，轻松的就实现了新的需求。

带参数装饰器

#_*_coding:utf-8_*_

user_status = False #用户登录了就把这个改成True

def login(func): #把要执行的模块从这里传进来

    def inner(*args,**kwargs):#再定义一层函数
        _username = "alex" #假装这是DB里存的用户信息
        _password = "abc!23" #假装这是DB里存的用户信息
        global user_status

        if user_status == False:
            username = input("user:")
            password = input("pasword:")

            if username == _username and password == _password:
                print("welcome login....")
                user_status = True
            else:
                print("wrong username or password!")

        if user_status == True:
            func(*args,**kwargs) # 看这里看这里，只要验证通过了，就调用相应功能

    return inner #用户调用login时，只会返回inner的内存地址，下次再调用时加上()才会执行inner函数


def home():
    print("---首页----")

@login
def america():
    #login() #执行前加上验证
    print("----欧美专区----")

def japan():
    print("----日韩专区----")

# @login
def henan(style):
    '''
    :param style: 喜欢看什么类型的，就传进来
    :return:
    '''
    #login() #执行前加上验证
    print("----河南专区----")

home()
# america = login(america) #你在这里相当于把america这个函数替换了
henan = login(henan)

# #那用户调用时依然写
america()

henan("3p")

　　

 

练习题：

一：编写3个函数，每个函数执行的时间是不一样的，

提示：可以使用time.sleep(2)，让程序sleep 2s或更多，

二：编写装饰器，为每个函数加上统计运行时间的功能

提示：在函数开始执行时加上start=time.time()就可纪录当前执行的时间戳，函数执行结束后在time.time() - start就可以拿到执行所用时间

三：编写装饰器，为函数加上认证的功能，即要求认证成功后才能执行函数

四：编写装饰器，为多个函数加上认证的功能（用户的账号密码来源于文件），要求登录成功一次，后续的函数都无需再输入用户名和密码

提示：从文件中读出字符串形式的字典，可以用eval('{"name":"egon","password":"123"}')转成字典格式

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