python 小兵(8)闭包和装饰器

闭包”是什么，以及，更重要的是，写“闭包”有什么用处。

（个人理解）

1、“闭包”是什么

首先给出闭包函数的必要条件：

• 闭包函数必须返回一个函数对象
• 闭包函数返回的那个函数必须引用外部变量（一般不能是全局变量），而返回的那个函数内部不一定要return
• 是的，闭包在被返回时，它的所有变量就已经固定，形成了一个封闭的对象，这个对象包含了其引用的所有外部、内部变量和表达式。当然，闭包的参数例外

首先，明确函数的作用域问题:

（1）外层函数f1可以调用内层函数f2，但无法引用f2内部的变量x

（2）内层函数f2可以引用外层函数f1的变量y

def f1(y):
   def f2(x):
        return x+y #内层函数f2可以引用外层函数f1的变量y
    return f2#  return f2() 区别？？外层函数f1可以调用内层函数f2
    #return x  但不能引用f2内部的变量x，这样写就错了

（3）如果把全局当做根函数（我自己提出的一个概念），那么就有：

全局之于f1，等效于f1之于f2

理解三个层次，从外到内分别是：global-f1-f2

也就是说，在全局可以调用f1，但无法引用f1内部的y；f1可以引用全局变量x

x=5
def f1(y):
   return x+y  #f1可以引用全局变量x
f1(1)#全局可以调用f1
#print(y)但无法引用f1内部的y,这样写就错了

（4）在外层函数里调用内层的变量，how to？

比如，想在global里调用f1内部的变量，怎么办？

思路：只能很曲折地。本来在global只能调用到f1，而不能调用f1内部的变量。

于是只能让调用f1的时候，f1就把内部的变量主动交出来，也就是return 想要访问的变量。

def f1():
      y=1
      return y
foo=f1()

以上就是在全局调用了f1(),f1返回就是y，就这样比较曲折地，全局的foo还是拿到了f1内部的变量y的值。

以上是拿变量，把变量改成函数，也就是在global里想拿到f1内部定义的函数，思路是一样的：

本来在全局是拿不到f1内部的任何东西，但只要f1把内部的东西返回，就可以通过在全局调用f1，来拿到f1内部的东西。

def f1():
  def f2(x):
       return x
   return f2
g=f1()
g(5)

（5）闭包来了

以上，通过f1主动把f2返回，全局的g拿到了本来拿不到的f1作用域内部的f2函数，这样相当于就可以在全局调用f2了。不过，这还不是闭包。因为这时，你在全局拿到的f2，就是f2本身，跟f1可以说没有关系了。你在执行g=f1()完毕后，f1就被回收了，变量g指向函数f2。后来的g(5)就是在调用f2这个函数，传入参数5，执行。

闭包是更纠结一点的情况：在全局拿到f2，且这个f2还跟f1还有关系。

先明确一下，函数内的变量和函数定义时的形参，作用域完全相同。

def f1(y):
   #y'=5 想说y'和y的作用域完全相同，只不过y'作为变量取值是固定的，y作为形参取值由传入实参决定，是可变的。但这里我们讨论的是作用域而不是取值
   def f2(x):
         #x'=1 x'和x的作用域也是完全相同的
        return x+y
    return f2

因此为了简单说明问题，我们统一写作函数内定义变量。

def f1():
  y=5
  def f2():
       x=1
       return x+y
   return f2
g=f1()
g()

这里有三个层次，从外到内分别是：global-f1-f2

其中，

global作用域里有变量g，和函数f1

f1的作用域里有变量y，和函数f2

f2的作用域里有变量x

根据上面的规则，内层可以引用外层的变量，所以f2这一层里虽然没有变量y，但是引用了f1这一层的y，这个是符合规则的。

因为解释器知道f2依赖于变量y，因此，g=f1()执行后，f1和变量y还不会被回收，但是又不是作用域f2里面的东西，成为“自由变量”。

此时，g就是一个闭包，因为它符合闭包是"引用了自由变量的函数的定义"。g这个闭包包含f2的定义，而f2引用了自由变量y

不过这种写法没有价值，因为g()的值永远是6。

一般的用法是g()得是变量，比如实现计数器

def hellocounter ():
   count=[0]
   def counter():
      count[0]+=1
      print('Hello,'',',count[0],' access!')
   return counter
hello=hellocounter()
hello()
hello()
hello()
#输出是1 2 3
#hello是闭包函数，自由变量是count，因为它不是counter这个函数内部的变量，但是却被counter引用。

闭包一定要有自由变量，这个自由变量产生有两个条件：一是内层函数去引用了外层函数的变量，二是内层函数被调用时，外层函数已经不见了，所以变量才会自由。

2、闭包的应用场景

1、保护函数内的变量安全。函数f1中y只有函数f2才能访问，而无法通过其他途径访问到，因此保护了y的安全性。

2、在内存中维持一个变量。依然如前例，由于闭包，函数f1中y的一直存在于内存中，因此每次执行c()，都会给y自加1。

3、闭包会在父函数外部，改变父函数内部变量的值。也就是，在f1的外部，通过g改变f1内部的变量/函数f2的值。

所以，如果把父函数当作对象（object）使用，把闭包当作它的公用方法（Public Method），把内部变量当作它的私有属性（private value），这时一定要小心，不要随便改变父函数内部变量的值。

也就是如果把f1看成一个对象，把g看做对象的公有方法，f2看做对象的私有属性，那么这时相当于可以做到：通过公有方法改变私有属性，一般是不建议的，违反了类的封装性，使用要小心。

3.装饰器

本质就是闭包

import time
def inner(func):
　　def wapeer(*args,**kwargs):
　　　　s_time=time.time()
　　　　func(*args,**kwargs)
　　　　ss_time=time.time()
　　　　print(ss_time-s_time)
　　return wapeer

@inner#python的语法糖
def num_sum(*args,**kwargs):
　　print(*args)
num_sum(1,4,35,6,7,8)

@inner =num_sum=inner(num_sum)

上面的就是装饰器简单的说就是所有方法都可以用装饰器一个方法都可以调用

一个方法可以用多个装饰器

有参装饰器

 

装饰器本身是用来是为一个函数是实现新的功能，并且不改变原函数的代码以及调用方式。

遇到这样一种问题：

众多函数调用了你写的装饰器，但客户有需求说，我想实现我可以随之控制装饰器是否生效。

那你就不可能在得到命令的时候去原函数头部去做删除和添加装饰器调用的命令。这是就可以用到带参数的装饰器，定义一个开关，调用装饰器的时候，把这个装饰器的开关参数给传递进去，这样当开关打开的时候装饰器生效，关闭的时候则只执行原函数的代码。

举例：开关参数为True的时候执行过程：

 1 F = True          #step 1 装饰器的开关变量
 2 def outer(flag):  #step 2
 3     def wrapper(func): #step 4
 4         def inner(*args,**kwargs): #stpe 6
 5             if flag:               #step 9
 6                 print('before')   #step 10
 7                 ret = func(*args,**kwargs)  #step 11  执行原函数
 8                 print('after')             #step13
 9             else:
10                 ret = func(*args,**kwargs)
11                 print('123')
12             return ret                     #step 14
13         return inner    #step 7
14     return wrapper     #step 5
15
16 @outer(F)   #先执行step 3 ：outer(True)这个函数，然后step 6：@wrapper   #此处把开关参数传递给装饰器函数
17 def hahaha():
18     pass    #step 12
19 hahaha()    # step 8    相当于inner()

开关参数为False的时候执行过程：

 1   F = False          #stpe1 装饰器的开关变量
 2   def outer(flag):  #step 2
 3       def wrapper(func): #step 4
 4           def inner(*args,**kwargs): #stpe 6
 5               if flag:               #step 9
 6                   print('before')
 7                   ret = func(*args,**kwargs)
 8                   print('after')
 9               else:
10                  ret = func(*args,**kwargs)    #step 10  执行原函数
11                  print('123')                 #step 12
12              return ret                     #step 13
13          return inner    #step 7
14      return wrapper     #step 5