Python 的闭包，你知道多少？一起聊聊

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一、前言

看到了很多函数套函数的函数，总之对于 Java 的宝宝来说，没有见过的稀奇，比如：

def log_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"Calling function: {func.__name__}")
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f"Function {func.__name__} executed")
        return result
    return wrapper

经过多方搜寻，才知道这是闭包

二、闭包

2.1 闭包简介

wiki 上对闭包的解释

In programming languages, a closure, also lexical closure or function closure, is a technique for implementing lexically scoped name binding in a language with first-class functions. Operationally, a closure is a record storing a function[a] together with an environment.[1] The environment is a mapping associating each free variable of the function (variables that are used locally, but defined in an enclosing scope) with the value or reference to which the name was bound when the closure was created.[b] Unlike a plain function, a closure allows the function to access those captured variables through the closure’s copies of their values or references, even when the function is invoked outside their scope.

简单点来说就是 闭包是指一个函数内部定义的函数，并且内部函数引用了外部函数的变量

2.2 闭包优势

在Python中，这样可以使代码更整洁和可读性更好。然而，函数嵌套提供了一种更高级的编程技术，它具有一些独特的优势和用途，比如：

1. 封装和信息隐藏：函数嵌套可以用于封装和隐藏实现细节。外层函数可以定义一些内部函数，对外部代码隐藏内部实现逻辑，提供抽象的接口。这样可以降低代码的复杂性，使代码更模块化和可维护。
2. 限制作用域：函数嵌套可以创建一个新的作用域。内层函数可以访问外层函数的变量和参数，但外部代码无法直接访问这些变量。这种限制作用域的方式可以保护变量免受外部代码的意外修改，提高代码的安全性和可靠性。

2.3 更多的闭包举例

当涉及到函数嵌套的使用场景时，以下是一些具体的例子来说明每个场景：

1. 闭包：

def outer_function(x):
    def inner_function(y):
        return x + y
    return inner_function

add_five = outer_function(5)
result = add_five(3)  # 返回 8

在这个例子中，outer_function 是外层函数，它接受一个参数 x 并定义了内层函数 inner_function。inner_function 使用外层函数的参数 x 来执行加法运算。通过调用 outer_function 并传入参数 5，我们创建了一个闭包 add_five，它可以在之后的调用中记住 x 的值，并与传入的参数进行相加。

1. 封装和信息隐藏：

def calculator():
    def add(x, y):
        return x + y

    def subtract(x, y):
        return x - y

    return add, subtract

add_func, subtract_func = calculator()
result = add_func(5, 3)  # 返回 8

在这个例子中，calculator 是外层函数，它定义了两个内层函数 add 和 subtract。通过调用 calculator，我们可以获得这两个函数的引用并在之后的代码中使用它们。这样可以隐藏实现细节，使代码更清晰和可维护。

1. 辅助函数：

def validate_input(value):
    def is_positive():
        return value > 0

    def is_even():
        return value % 2 == 0

    if is_positive() and is_even():
        print("输入是正数且是偶数")
    else:
        print("输入不满足要求")

validate_input(10)  # 输出: 输入是正数且是偶数
validate_input(-5)  # 输出: 输入不满足要求

在这个例子中，validate_input 是外层函数，它包含了两个内层函数 is_positive 和 is_even。这些辅助函数被用于验证输入值的特定条件。通过在外层函数中定义这些辅助函数，可以提高代码的可读性和可维护性。

1. 递归：

def factorial(n):
    if n <= 1:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n - 1)

result = factorial(5)  # 返回 120

在这个例子中，factorial 函数是一个递归函数，它在内部调用自身来计算阶乘。通过不断调用内层函数，逐步解决较小的问题，最终达到解决整个问题的目的。

这些例子展示了函数嵌套在不同场景下的具体应用。函数嵌套的灵活性使其适用于许多编程任务和问题。通过合理地使用函数嵌套，可以提高代码的可读性、可维护性和复用性。

三、总结

本文详细介绍了闭包在计算机编程中的概念和应用。闭包可以通过在函数内部定义函数并引用外部函数的变量来实现词法作用域中的名称绑定。闭包具有封装和信息隐藏、限制作用域等优势，并可以应用于多种编程任务和问题。通过合理地使用闭包，可以提高代码的可读性、可维护性和复用性。