说说 Python 中的闭包

桃扇骨 2022-10-29 09:05 166阅读 0赞

闭包不好理解，所以先从示例说起。

假设我们需要计算平均值，这些值会从外层传递进来，然后被保存在内部。

**(1) 非闭包方式实现**

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)
    
    
    avg = Averager()
    logging.info('avg(10) -> %s', avg(10))
    logging.info('avg(20) -> %s', avg(20))
    logging.info('avg(30) -> %s', avg(30))

运行结果：  
![b46d9dab630efdab2ef60cdda80e0592.png][]

1.  非闭包方式定义了一个类，名为 Averager。然后在初始化方法中为该类定义了一个数组 series，用于保存传入进来的数值。
2.  接着使用 `__call__` 使得该类实例对象可以像调用普通函数那样，以“对象名()”的形式被使用1。它接收一个参数作为需要计算的新数值，内部被保存在 series 数组中。

**(2) 闭包方式实现**

这个平均数计算方式可以采用函数式编程方式来实现。

def make_averager():
        series = []
    
        def averager(new_value):
            series.append(new_value)
            total = sum(series)
            return total / len(series)
    
        return averager
    
    
    avg = make_averager()
    logging.info('avg(10) -> %s', avg(10))
    logging.info('avg(20) -> %s', avg(20))
    logging.info('avg(30) -> %s', avg(30))

运行结果与上例相同。

1.  我们定义了一个 make\_averager 函数，其内部又定义了一个名为 averager(new\_value) 的函数，里面是计算平均数的算法；
2.  传入的参数被保存在外层的 series 数组中；
3.  最后返回这个内部函数。

![0c1e987bc0bd9ca142dbac4a00e50eaa.png][]

黄色区域表示产生闭包现象的代码段。其中的 series 数组是自由变量（free variable），不受内部函数 averager 的影响，所以可以保存所有传入的变量值。

内部函数 averager 的局部作用域内的变量，都会在函数被调用后失效。

通过 `__code__` 属性可以看到 avg 函数中的变量名称。`__code__` 属性是编译后的函数定义体。

logging.info('avg.__code__.co_varnames -> %s', avg.__code__.co_varnames)
    logging.info('avg.__code__.co_freevars -> %s', avg.__code__.co_freevars)

运行结果：  
![b47a488834ae2a43ad1627402473167a.png][]

其中 co\_varnames 表示局部变量；co\_freevars 表示自由变量。这与我们之前所描述的闭包场景一致。

闭包中的自由变量值保存在 avg 函数的 `__closure__` 属性中。它是一组 cell 对象列表，每个 cell 对象与 co\_freevars 列表中的名称一一对应：

INFO - avg.__closure__ -> (<cell at 0x000002A8AF736D38: list object at 0x000002A8AF9C7DC8>,)
    INFO - avg.__closure__[0].cell_contents -> [10, 20, 30]

运行结果：  
![046f328e860f365276f61ed21ff9002b.png][]

closure 翻译过来就是闭包。

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通过闭包，我们可以保留住定义的自由变量的值。这样函数调用后，我们仍然可以使用这些变量。

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1.  [Python `__call__()`方法（详解版）][Python _call].
2.  Luciano Ramalho (作者)，安道，吴珂 (译者)．流畅的Python\[M\]．人民邮电出版社，2017:312-315.

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[Python _call]: http://c.biancheng.net/view/2380.html