以前也發(fā)過介紹閉包的文章，今天學(xué)習(xí)一下如何在閉包中攜帶狀態(tài)。
作者：Ethan?
原文：https://funhacks.net/2016/11/17/closure/
閉包
在 Python 中，函數(shù)也是一個對象。因此，我們在定義函數(shù)時，可以再嵌套定義一個函數(shù)，并將該嵌套函數(shù)返回，比如：
from math import pow
def make_pow(n):
? ?def inner_func(x): ? ? # 嵌套定義了 inner_func
? ? ? ?return pow(x, n) ? # 注意這里引用了外部函數(shù)的 n
? ?return inner_func ? ? ?# 返回 inner_func
上面的代碼中，函數(shù)?make_pow?里面又定義了一個內(nèi)部函數(shù)?inner_func?，然后將該函數(shù)返回。因此，我們可以使用?make_pow?來生成另一個函數(shù)：
>> > pow2 = make_pow(2) ?# pow2 是一個函數(shù)，參數(shù) 2 是一個自由變量
>> > pow2
<function inner_func at 0x10271faa0 >
>> > pow2(6)
36.0
我們還注意到，內(nèi)部函數(shù)?inner_func?引用了外部函數(shù)?make_pow?的自由變量?n?，這也就意味著，當(dāng)函數(shù)?make_pow?的生命周期結(jié)束之后，?n?這個變量依然會保存在?inner_func?中，它被?inner_func?所引用。
>> > del make_pow ? ? ? ? # 刪除 make_pow
>> > pow3 = make_pow(3)
Traceback(most recent call last):
? ?File "<stdin>", line 1, in < module >
NameError:
? ?name 'make_pow' is not defined
>> > pow2(9) ? ? # pow2 仍可正常調(diào)用，自由變量 2 仍保存在 pow2 中
81.0
---|---
像上面這種情況，一個函數(shù)返回了一個內(nèi)部函數(shù)，該內(nèi)部函數(shù)引用了外部函數(shù)的相關(guān)參數(shù)和變量，我們把該返回的內(nèi)部函數(shù)稱為閉包（ Closure ）。
在上面的例子中，?inner_func?就是一個閉包，它引用了自由變量?n?。
閉包的作用
閉包的最大特點就是引用了自由變量，即使生成閉包的環(huán)境已經(jīng)釋放，閉包仍然存在；
閉包在運行時可以有多個實例，即使傳入的參數(shù)相同，比如：
>> > pow_a = make_pow(2)
>> > pow_b = make_pow(2)
>> > pow_a == pow_b
False
利用閉包，我們還可以模擬類的實例。
這里構(gòu)造一個類，用于求一個點到另一個點的距離：
from math import sqrt
class Point(object):
? ?def __init__(self, x, y):
? ? ? ?self.x, self.y = x, y
? ?def get_distance(self, u, v):
? ? ? ?distance = sqrt((self.x - u) ** 2 + (self.y - v) ** 2)
? ? ? ?return distance
>> > pt = Point(7, 2) ? ? ? ?# 創(chuàng)建一個點
>> > pt.get_distance(10, 6) ?# 求到另一個點的距離
5.0
用閉包來實現(xiàn)：
def point(x, y):
? ?def get_distance(u, v):
? ? ? ?return sqrt((x - u) ** 2 + (y - v) ** 2)
? ?return get_distance
>> > pt = point(7, 2)
>> > pt(10, 6)
5.0
可以看到，結(jié)果是一樣的，但使用閉包實現(xiàn)比使用類更加簡潔。
常見誤區(qū)
閉包的概念很簡單，但實現(xiàn)起來卻容易出現(xiàn)一些誤區(qū)，比如下面的例子：
def count():
? ?funcs = []
? ?for i in [1, 2, 3]:
? ? ? ?def f():
? ? ? ? ? ?return i
? ? ? ?funcs.append(f)
? ?return funcs
在該例子中，我們在每次?for?循環(huán)中創(chuàng)建了一個函數(shù)，并將它存到?funcs?中?，F(xiàn)在，調(diào)用上面的函數(shù)，你可能認(rèn)為返回結(jié)果是 1, 2, 3，事實上卻不是：
>> > f1, f2, f3 = count()
>> > f1()
3
>> > f2()
3
>> > f3()
3
為什么呢？原因在于上面的函數(shù)?f?引用了變量?i?，但函數(shù)?f?并非立刻執(zhí)行，當(dāng)?for?循環(huán)結(jié)束時，此時變量?i?的值是3，?funcs?里面的函數(shù)引用的變量都是 3，最終結(jié)果也就全為 3。
因此，我們應(yīng)盡量避免在閉包中引用循環(huán)變量，或者后續(xù)會發(fā)生變化的變量。
那上面這種情況應(yīng)該怎么解決呢？我們可以再創(chuàng)建一個函數(shù)，并將循環(huán)變量的值傳給該函數(shù)，如下：
def count():
? ?funcs = []
? ?for i in [1, 2, 3]:
? ? ? ?def g(param):
? ? ? ? ? ?f = lambda: param ? ?# 這里創(chuàng)建了一個匿名函數(shù)
? ? ? ? ? ?return f
? ? ? ?funcs.append(g(i)) ? ? ? ?# 將循環(huán)變量的值傳給 g
? ?return funcs
>> > f1, f2, f3 = count()
>> > f1()
1
>> > f2()
2
>> > f3()
3
小結(jié)
閉包是攜帶自由變量的函數(shù)，即使創(chuàng)建閉包的外部函數(shù)的生命周期結(jié)束了，閉包所引用的自由變量仍會存在。
閉包在運行可以有多個實例。
盡量不要在閉包中引用循環(huán)變量，或者后續(xù)會發(fā)生變化的變量。
參考資料
題圖：pexels，CC0 授權(quán)。
點擊閱讀原文，查看更多 Python 教程和資源。
閱讀原文：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwNDc0MTUxMw==&mid=2649639864&idx=1&sn=691fe0541a31045bd7f8d78969bafb16&scene=0#wechat_redirect
