Python_闭包和装饰器

1. 闭包的介绍

闭包的定义:

在函数嵌套的前提下，内部函数使用了外部函数的变量，并且外部函数返回了内部函数，我们把这个使用外部函数变量的内部函数称为闭包。

2. 闭包的构成条件　　

通过闭包的定义，我们可以得知闭包的形成条件:

1. 在函数嵌套(函数里面再定义函数)的前提下
2. 内部函数使用了外部函数的变量(还包括外部函数的参数)
3. 外部函数返回了内部函数

3. 简单闭包的示例代码

# 定义一个外部函数
def func_out(num1):
    # 定义一个内部函数
    def func_inner(num2):
        # 内部函数使用了外部函数的变量(num1)
        result = num1 + num2
        print("结果是:", result)
    # 外部函数返回了内部函数，这里返回的内部函数就是闭包
    return func_inner

# 创建闭包实例    
f = func_out(1)
# 执行闭包
f(2)
f(3)

运行结果:

结果是: 3
结果是: 4

闭包执行结果的说明:

通过上面的输出结果可以看出闭包保存了外部函数内的变量num1，每次执行闭包都是在num1 = 1 基础上进行计算。

4. 闭包的作用

• 闭包可以保存外部函数内的变量，不会随着外部函数调用完而销毁。

注意点:

• 由于闭包引用了外部函数的变量，则外部函数的变量没有及时释放，消耗内存。

5. 小结

1. 当返回的内部函数使用了外部函数的变量就形成了闭包
2. 闭包可以对外部函数的变量进行保存

3. 实现闭包的标准格式:

 # 外部函数
 def test1(a):
     b = 10
     # 内部函数
     def test2():
         # 内部函数使用了外部函数的变量或者参数
         print(a, b)
     # 返回内部函数, 这里返回的内部函数就是闭包实例
     return test2

闭包的使用

需求: 根据配置信息使用闭包实现不同人的对话信息，例如对话:

张三: 到北京了吗?
李四: 已经到了，放心吧。

# 外部函数
def config_name(name):
    # 内部函数
    def say_info(info):
        print(name + ": " + info)

    return say_info

tom = config_name("Tom")

tom("你好!")
tom("你好, 在吗?")

jerry = config_name("jerry")

jerry("不在, 不和你玩!")

运行结果:

Tom: 你好!
Tom: 你好, 在吗?
jerry: 不在, 不和你玩!

修改闭包内使用的外部变量

# 定义一个外部函数
def func_out(num1):

    # 定义一个内部函数
    def func_inner(num2):
        # 这里本意想要修改外部num1的值，实际上是在内部函数定义了一个局部变量num1
        num1 = 10
        # 内部函数使用了外部函数的变量(num1)
        result = num1 + num2
        print("结果是:", result)

    print(num1)
    func_inner(1)
    print(num1)

    # 外部函数返回了内部函数，这里返回的内部函数就是闭包
    return func_inner

# 创建闭包实例
f = func_out(1)
# 执行闭包
f(2)

修改闭包内使用的外部变量的正确示例:

# 定义一个外部函数
def func_out(num1):

    # 定义一个内部函数
    def func_inner(num2):
        # 这里本意想要修改外部num1的值，实际上是在内部函数定义了一个局部变量num1
        nonlocal num1  # 告诉解释器，此处使用的是 外部变量a
        # 修改外部变量num1
        num1 = 10
        # 内部函数使用了外部函数的变量(num1)
        result = num1 + num2
        print("结果是:", result)

    print(num1)
    func_inner(1)
    print(num1)

    # 外部函数返回了内部函数，这里返回的内部函数就是闭包
    return func_inner

# 创建闭包实例
f = func_out(1)
# 执行闭包
f(2)

装饰器的定义

就是给已有函数增加额外功能的函数，它本质上就是一个闭包函数。

装饰器的功能特点:

1. 不修改已有函数的源代码
2. 不修改已有函数的调用方式
3. 给已有函数增加额外的功能

装饰器的示例代码

# 添加一个登录验证的功能
def check(fn):
    def inner():
        print("请先登录....")
        fn()
    return inner


def comment():
    print("发表评论")

# 使用装饰器来装饰函数
comment = check(comment)
comment()

代码说明:

• 闭包函数有且只有一个参数，必须是函数类型，这样定义的函数才是装饰器。
• 写代码要遵循开放封闭原则，它规定已经实现的功能代码不允许被修改，但可以被扩展。

执行结果:

请先登录....
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装饰器的语法糖写法

如果有多个函数都需要添加登录验证的功能，每次都需要编写func = check(func)这样代码对已有函数进行装饰，这种做法还是比较麻烦。

Python给提供了一个装饰函数更加简单的写法，那就是语法糖，语法糖的书写格式是: @装饰器名字，通过语法糖的方式也可以完成对已有函数的装饰

# 添加一个登录验证的功能
def check(fn):
    print("装饰器函数执行了")
    def inner():
        print("请先登录....")
        fn()
    return inner

# 使用语法糖方式来装饰函数
@check
def comment():
    print("发表评论")


comment()

说明:

• @check 等价于 comment = check(comment)
• 装饰器的执行时间是加载模块时立即执行。

执行结果:

请先登录....
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装饰器的使用

1. 函数执行时间的统计
2. 输出日志信息

装饰器实现已有函数执行时间的统计

import time

# 装饰器函数
def get_time(func):
    def inner():
        begin = time.time()
        func()
        end = time.time()
        print("函数执行花费%f" % (end-begin))
    return inner


@get_time
def func1():
    for i in range(100000):
        print(i)


func1()

执行结果:

...
99995
99996
99997
99998
99999
函数执行花费0.329066