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03-闭包

1.什么是闭包？​

闭包（Closure）是指一个函数在其定义的环境之外被调用时，仍然能够访问其定义时的作用域中的变量。

简单来说，闭包就是 “函数+定义时的环境变量”的组合。

闭包的基本构成：

  1. 嵌套函数（函数内部定义函数）。
  2. 内部函数引用了外部函数的变量。
  3. 外部函数返回内部函数。

2.闭包的核心和关键​

  1. 环境变量的引用：

闭包的核心在于内部函数可以“记住”并访问外部函数作用域中的变量，即使外部函数已经执行完毕。

  1. 作用域和生命周期：

通常，函数执行结束后其局部变量会被销毁。但闭包中的变量会因为被内部函数引用而不会被立即销毁，从而延长了这些变量的生命周期。

  1. nonlocal关键字（可选）：

如果需要在闭包中修改外部函数的变量，可以使用 nonlocal 关键字。

3.闭包的示例​

def outer_function(x):
    def inner_function(y):
        return x + y  # 内部函数引用了外部函数的变量 x
    return inner_function # 外层函数的返回值必须是内层函数的函数名

# 创建闭包
closure = outer_function(10)

# 调用闭包
result = closure(5)  # 相当于执行 10 + 5
print(result)  # 输出 15

解释：

  • outer_function(10) 返回 inner_function，并且 x=10 被保存在闭包中。
  • closure(5) 调用 inner_function，此时 x=10 和 y=5，最终返回 15。

4.闭包的应用场景​

  1. 延迟计算（惰性求值）：

将参数和环境保存在闭包中，等到需要时再进行计算。

  1. 数据封装与隐藏：

闭包可以用来创建类似私有变量的效果，防止外部直接访问或修改数据。

  1. 回调函数和装饰器：

闭包是实现装饰器的基础，允许在不修改函数源代码的情况下扩展功能。

5.闭包的实际应用示例​

  1. 数据封装：
def make_counter():
    count = 0
    def counter():
        nonlocal count
        count += 1
        return count
    return counter # 这里不是返回 counter 的调用，是返回其引用


# 创建一个计数器闭包
counter1 = make_counter()
print(counter1()) # 输出 1
print(counter1()) # 输出 2

counter2 = make_counter()
print(counter2()) # 输出 1（新的计数器独立）
  1. 实现简单的装饰器：
def simple_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Before calling the function")
        func()
        print("After calling the function")
    return wrapper

@simple_decorator
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()

输出：

Before calling the function
Hello!
After calling the function

总结​

闭包的核心在于 函数对外部作用域变量的引用，即使外部函数已经返回，闭包依然能够访问这些变量。闭包常用于数据封装、延迟计算、装饰器等场景，提供了更强大的功能和灵活性。

闭包 和 嵌套函数的关键区别：

闭包：一定是在外层函数中返回内层函数的名称（引用）；而嵌套函数则没有这一硬性要求：

# 闭包结构如下：伪代码
def outer():
    def inner():
        return 2 # 内层函数可以没有返回值
    return inner # 闭包硬性要求：必须在外层函数中返回内层函数的名称

# 嵌套函数结构如下：伪代码
def outer():
    def inner():
        return 2
    inner() # 嵌套函数这里没有 return，而是直接调用了 内层函数