Python学习（十五）--闭包的用法

1.一切皆对象

python支持函数式编程，但不一定非要用函数式编程
其他语言里，函数只是一段可执行的代码，并不是对象
python里，一切皆对象，简化了学习难度
例如：

def f1():
  pass
a = f1()
print(type(f1))
==>
<class 'function'>

在其他语言中把一个函数赋值给一个变量是做不到的；
python可以将一个函数作为另一个函数的参数，传递到另外的函数里，也可以把一个函数当做另外一个函数的返回结果

2.闭包是什么

（1）

def curve_pre():
    def curve():
        pass

curve()
==>
Traceback (most recent call last):
  File ".\c14.py", line 5, in <module>
    curve()
NameError: name 'curve' is not defined
#直接调用会报错函数未定义

（2）

def curve_pre():
    def curve():
        print('This is a funciton')
    return curve

curve_pre()
print(type(curve_pre()))
==>
<class 'function'>
#直接调用curve_pre，看不到返回值，其实curve_pre返回了一个函数即curve，
#因此想要看到This is a funciton，需要先把curve赋值给一个变量，再通过这个变量，对curve进行调用，如下：

def curve_pre():
    def curve():
        print('This is a funciton')
    return curve
f = curve_pre()
f()
==>
This is a funciton

（3）

def curve_pre():
    a = 25
    def curve(x):
        return a*x*x
    return curve    
f = curve_pre()
print(f(2))
==>
100

上面的例子很容易理解，但如果，在调用curve前，再给a重新赋值，a=10，最终结果会等于100还是40？

def curve_pre():
    a = 25
    def curve(x):
        return a*x*x
    return curve
a = 10
f = curve_pre()
print(f(2))
==>
100

最终结果等于100，而不是40
这就体现了闭包的作用，不会被外部变量赋值影响；闭包=函数+环境变量
环境变量一定要在函数的外部，但是还不能是全局变量（这是一个很重要的特点）

print(f.__closure__)
print(f.__closure__[0].cell_contents)
==>
#上方的return curve语句，返回的不仅仅是def curve，同时把环境变量a=25也返回了
(<cell at 0x00000273ED0A6D68: int object at 0x00007FFF1BAC9640>,)
25

（4）看看下边这个例子能不能理解

def f1():
    a = 10
    def f2():
        a = 20      
        print(a)    #a此时被python认为是一个局部变量，不会影响到外部的变量
    print(a)
    f2()
    print(a)

f1()
==>
10    
20
10

3.闭包怎么用

假设一个人在x轴上行走，初始位置x=0，第一次走了2步，result=2；第二次走了3步，result=5；第三次走了6步，result=11，这个需求怎么实现？
（1）非闭包方式1

origin = 0
def go(step):
    new_pos = origin + step
    origin = new_pos
    return origin
print(go(2))
print(go(3))
print(go(6))
==>
Traceback (most recent call last):
  File ".\c14.py", line 37, in <module>
    print(go(2))
  File ".\c14.py", line 34, in go
    new_pos = origin + step
UnboundLocalError: local variable 'origin' referenced before assignment
#因为origin在=前出现了，python就认为origin是一个局部变量，而执行到第4行的时候，origin并没有被定义，因此报错

（2）

origin = 0
def go(step):
    new_pos = origin + step
    return new_pos
print(go(2))
print(go(3))
print(go(6))
==>
2
3
6
# 并没有输出想要的结果，每次调用origin都为0

（3）

origin = 0
def go(step):
    global origin
    new_pos = origin + step
    origin = new_pos
    return new_pos
print(go(2))
print(go(3))
print(go(6))
==>
2
5
11
# 实现了功能，但是有一个弊端，全局变量origin，很容易在另一个函数或者过程中被赋上新值，这样go的返回值就可能发生改变，下面来看用闭包如何实现

（4）

origin = 0
def factory(pos):
    def go(step):
        new_pos = pos + step
        pos = new_pos
        return new_pos
    return go

tourist = factory(origin)
print(tourist(2))
print(tourist(3))
print(tourist(5))
==>
Traceback (most recent call last):
  File ".\c14.py", line 41, in <module>
    print(tourist(2))
  File ".\c14.py", line 35, in go
    new_pos = pos + step
UnboundLocalError: local variable 'pos' referenced before assignment
# 报错：局部变量没有被定义

（5）

origin = 0
def factory(pos):
    def go(step):
        nonlocal pos
        new_pos = pos + step
        pos = new_pos
        return new_pos
    return go

tourist = factory(origin)
print(tourist(2))
print(tourist(3))
print(tourist(6))
==>
2
5
11

得到了想要的结果，验证一下每一步全局变量origin有没有被改变

origin = 0
def factory(pos):
    def go(step):
        nonlocal pos
        new_pos = pos + step
        pos = new_pos
        return new_pos
    return go

tourist = factory(origin)
print(tourist(2))
print(origin)
print(tourist(3))
print(origin)
print(tourist(6))
print(origin)
==>
2
0
5
0
11
0    #全局变量origin一直没有被改变

再来看看函数tourist的环境变量是不是一直在变化

origin = 0
def factory(pos):
    def go(step):
        nonlocal pos
        new_pos = pos + step
        pos = new_pos
        return new_pos
    return go

tourist = factory(origin)
print(tourist(2))
print(tourist.__closure__[0].cell_contents)
print(tourist(3))
print(tourist.__closure__[0].cell_contents)
print(tourist(6))
print(tourist.__closure__[0].cell_contents)
==>
2
2
5
5
11
11

环境变量的状态得到了保存，因此能得到想要的结果
这个环境变量是要常驻内存的，使用时要注意；
除了使用闭包，也可以用面向对象的办法，用类变量来保存环境变量的中间状态