Python闭包与装饰器

一、函数作用域


  1. LEGB:L > E > G > B
  • L :local 函数内部作用域
  • E :encoding 函数内部与内嵌函数之间
  • G :global 全局作用域
  • B :build-in 内置作用域
  1. 概念
  • global语句用以指明某个特定的变量为全局作用域,并重新绑定它;
  • nonlocal语句用以指明某个特定的变量为封闭作用域,并重新绑定它;
  • 如果没有使用 global语法,其赋值操作总是在最里层的作用域;
  • 赋值操作不会复制数据,只是将命名绑定到对象;
  • 删除也是如此:del x 只是从局部作用域的命名空间中删除命名 x
  • 事实上,所有引入新命名的操作都作用于局部作用域。
  1. 实例
passline = 60       # global:全局作用域

def func(val):
    passline = 90       # local:函数内部作用域
    if val >= passline:
        print('pass')
    else:
        print('failed')

    def in_func():
        print(val)      # encoding 函数内部与内嵌函数之间
    in_func()


def Max(val1, val2):
    return max(val1, val2)      # build-in 内置作用域(max)


if __name__ == '__main__':
    func(89)
    # print(Max(90, 100))


二、闭包


  1. 概念
  • 闭包:内部函数中,对enclosing作用域的变量进行引用,即内层函数引用了外层函数的局部变量或参数,然后返回内层函数的情况。
  • 函数是一个对象,在内存中有一个确定的存储地址;
  • 函数执行一次后,函数内部的变量,会被Python解释器回收。函数返回的变量不会被回收,会被保存在函数的__closure__属性中;
  • 使用闭包时,需要确保引用的enclosing作用域的变量,在函数返回后不能变;
  • 闭包的好处:封装,实现了代码的复用。
  1. 示例
  • 闭包:引用enclosing作用域的变量,存储在__closure__属性中
# coding:utf-8 
passline = 60

def func(val):  
    print('%x' % id(val))       # val的id值
    if val >= passline:
        print('pass')
    else:
        print('failed')

    def in_func():      # 引用enclosing作用域的变量
        print(val)  

    in_func()
    return in_func


f = func(89)
f()
print(f.__closure__)

10eadb050
pass
89
89
(<cell at 0x10ed6eeb8: int object at 0x10eadb050>,)
[Finished in 0.1s]
  • 闭包使用场景:引用enclosing作用域的变量是一个固定值
    例如:总分100时及格线是60,总分150时及格线是90,正常情况下,需要定义2个函数
def func_100(val):  
    passline = 60
    if val >= passline:
        print('pass')
    else:
        print('failed')


def func_150(val):  
    passline = 90
    if val >= passline:
        print('pass')
    else:
        print('failed')

func_100(89)
func_150(89)

pass
failed

 使用闭包,定义1个函数就可以实现

def set_passline(passline):
    def cmp(val):
        if val >= passline:
            print('pass')
        else:
            print('failed')
    return cmp

f_100 = set_passline(60)
f_150 = set_passline(90)
f_100(89)
f_150(89)

pass
failed
  • 闭包使用场景:引用enclosing作用域的变量是一个函数(及函数的参数)。举例如下:
    定义了2个不同的函数:求和、求平均值,2个函数中都需要进行相同的判断逻辑:参数个数是否为0,参数类型是否是int型。
# 求和
def my_sum(*arg):
    # 对参数个数和类型进行判断
    if len(arg) == 0:
        return 0
    for val in arg:
        if not isinstance(val, int):
            return 0

    return sum(arg)


# 求平均值
def my_avg(*arg):
    # 对参数个数和类型进行判断
    if len(arg) == 0:
        return 0
    for val in arg:
        if not isinstance(val, int):
            return 0

    return sum(arg)/len(arg)

print(my_sum(1, 2, 3, 4, 5))
print(my_sum(1, 2, 3, 4, 5, '6'))

print(my_avg(1, 2, 3, 4, 5))
print(my_avg())

# 打印结果
15
0

3.0
0

 使用闭包,定义1个实现该逻辑判断的函数

# 闭包
def my_sum(*arg):
    print('my_sum arg =', arg)
    return sum(arg)

def my_avg(*arg):
    print('my_avg arg =', arg)
    return sum(arg)/len(arg)

def dec(func):
    def in_dec(*arg):   # func 会放在 in_dec 的closure中
        print('in_dec arg =', arg)
        if len(arg) == 0:
            return 0
        for val in arg:
            if not isinstance(val, int):
                return 0
        return func(*arg)
    return in_dec       


get_sum = dec(my_sum)   # 执行步骤: get_sum --> dec return in_dec --> in_dec return my_sum
print(get_sum(1, 2, 3, 4, 5))       # 执行步骤:my_sum()

get_avg = dec(my_avg)   # 执行步骤: get_sum --> dec return in_dec --> in_dec return my_avg
print(get_avg(1, 2, 3, 4, 5))       # 执行步骤:my_avg()

# 打印结果
in_dec arg = (1, 2, 3, 4, 5)
my_sum arg = (1, 2, 3, 4, 5)
15

in_dec arg = (1, 2, 3, 4, 5)
my_avg arg = (1, 2, 3, 4, 5)
3.0


三、装饰器


  1. 概念
  • 装饰器是一个高阶函数,它接受一个函数作为参数,返回一个新函数;
  • 装饰器用来装饰函数,返回一个函数对象;
  • 被装饰函数,接收返回的函数对象,并且执行;
  • 语法糖:@ + function_name
  • 装饰器,实际上是对闭包的使用,通过语法糖,简化了调用;
  • 应用场景:定义了一个函数,想在运行时动态增加功能,但又不想改动函数本身的代码时,借助装饰器可以实现;
  • 装饰器优点:极大地简化代码,避免每个函数编写重复性代码;
  1. 示例一
# 装饰器
def dec(func):
    print('call dec')
    def in_dec(*arg):   
        print('in_dec arg =', arg)
        if len(arg) == 0:
            return 0
        for val in arg:
            if not isinstance(val, int):
                return 0
        return func(*arg)
    return in_dec   

# 调用函数dec(),返回函数in_dec(),被函数my_sum()接收,且被执行
# 执行过程中,再次调用原来的函数my_sum()
@dec 
def my_sum(*arg):
    print('my_sum arg =', arg)
    return sum(arg)

print(my_sum(1, 2, 3, 4, 5))
call dec
in_dec arg = (1, 2, 3, 4, 5)
my_sum arg = (1, 2, 3, 4, 5)
15
  1. 示例二
def deco(func):
    print('call deco')
    def in_deco(x, y):
        print('in deco')
        func(x, y)
    return in_deco

# 装饰器语法糖@的执行过程:
# deco(bar) -> in_deco
# bar = in_deco
# bar() -> in_deco -> 原来的bar()

@deco
def bar(x, y):
    print('in bar', x + y)

bar(1, 2)

call deco
in deco
in bar 3
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