当前位置：首页 > news >正文

Python 函数装饰器和闭包(闭包)

news 来源：原创 2025/8/22 23:12:21

本章内容：
Python 如何计算装饰器句法
Python 如何判断变量是不是局部的
闭包存在的原因和工作原理
nonlocal 能解决什么问题
掌握这些基础知识后，我们可以进一步探讨装饰器：
实现行为良好的装饰器
标准库中有用的装饰器
实现一个参数化装饰器

闭包

在博客圈，人们有时会把闭包和匿名函数弄混。这是有历史原因的：在
函数内部定义函数不常见，直到开始使用匿名函数才会这样做。而且，
只有涉及嵌套函数时才有闭包问题。因此，很多人是同时知道这两个概
念的。

其实，闭包指延伸了作用域的函数，其中包含函数定义体中引用、但是
不在定义体中定义的非全局变量。函数是不是匿名的没有关系，关键是
它能访问定义体之外定义的非全局变量。

这个概念难以掌握，最好通过示例理解。

假如有个名为 avg 的函数，它的作用是计算不断增加的系列值的均值；
例如，整个历史中某个商品的平均收盘价。每天都会增加新价格，因此
平均值要考虑至目前为止所有的价格。

起初，avg 是这样使用的：

>>> avg(10)
10.0
>>> avg(11)
10.5
>>> avg(12)
11.0

avg 从何而来，它又在哪里保存历史值呢？
初学者可能会像示例 7-8 那样使用类实现。
示例 7-8　average_oo.py：计算移动平均值的类

class Averager():def __init__(self):self.series = []def __call__(self, new_value):self.series.append(new_value)total = sum(self.series)return total/len(self.series)

Averager 的实例是可调用对象：

>>> avg = Averager()
>>> avg(10)
10.0
>>> avg(11)
10.5
>>> avg(12)
11.0

示例 7-9 是函数式实现，使用高阶函数 make_averager。
示例 7-9　average.py：计算移动平均值的高阶函数

def make_averager():series = []def averager(new_value):series.append(new_value)total = sum(series)return total/len(series)
return averager

调用 make_averager 时，返回一个 averager 函数对象。每次调用
averager 时，它会把参数添加到系列值中，然后计算当前平均值，如
示例 7-10 所示。

示例 7-10　测试示例 7-9

>>> avg = make_averager()
>>> avg(10)
10.0
>>> avg(11)
10.5
>>> avg(12)
11.0

注意，这两个示例有共通之处：调用 Averager() 或
make_averager() 得到一个可调用对象 avg，它会更新历史值，然后
计算当前均值。在示例 7-8 中，avg 是 Averager 的实例；在示例 7-9
中是内部函数 averager。不管怎样，我们都只需调用 avg(n)，把 n
放入系列值中，然后重新计算均值。

Averager 类的实例 avg 在哪里存储历史值很明显：self.series 实例
属性。但是第二个示例中的 avg 函数在哪里寻找 series 呢？

注意，series 是 make_averager 函数的局部变量，因为那个函数的定
义体中初始化了 series：series = []。可是，调用 avg(10)
时，make_averager 函数已经返回了，而它的本地作用域也一去不复
返了。

在 averager 函数中，series 是自由变量（free variable）。这是一个
技术术语，指未在本地作用域中绑定的变量，参见图 7-1。

图 7-1：averager 的闭包延伸到那个函数的作用域之外，包含自由
变量 series 的绑定审查返回的 averager 对象，我们发现 Python 在 code 属性（表示
编译后的函数定义体）中保存局部变量和自由变量的名称，如示例 7-11所示。
示例 7-11　审查 make_averager（见示例 7-9）创建的函数

>>> avg.__code__.co_varnames
('new_value', 'total')
>>> avg.__code__.co_freevars
('series',)

series 的绑定在返回的 avg 函数的 closure 属性
中。avg.closure 中的各个元素对应于
avg.code.co_freevars 中的一个名称。这些元素是 cell 对象，
有个 cell_contents 属性，保存着真正的值。这些属性的值如示例 7-
12 所示。示例 7-12　接续示例 7-11

>>> avg.__code__.co_freevars
('series',)
>>> avg.__closure__
(<cell at 0x107a44f78: list object at 0x107a91a48>,)
>>> avg.__closure__[0].cell_contents
[10, 11, 12]

综上，闭包是一种函数，它会保留定义函数时存在的自由变量的绑定，
这样调用函数时，虽然定义作用域不可用了，但是仍能使用那些绑定。
注意，只有嵌套在其他函数中的函数才可能需要处理不在全局作用域中
的外部变量。

闭包

相关文章：