Python函数详解二（闭包、装饰器）

闭包

闭包其实利用了函数嵌套的概念，一般函数在内部定义一个变量，在外部由于作用域的关系是调用不到的，而闭包是将变量包起来，不管在哪里都可以调用的到。

函数的嵌套定义：函数内定义了另外一个函数

# 示例1
name='Alice'
def outer():
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)
    return inner

其中outer称为外部函数，inner称为内部函数。

对于一个函数，outer是其函数名，outer()为函数的调用，python中函数名可以用做函数的参数也可以作为函数的返回值。

那么什么是闭包呢？

闭包满足的三个条件：

1. 必须是嵌套函数；

2. 内部函数必须引用外部函数中的变量

3. 外部函数返回了内部函数或者外部函数调用了内部函数

查看是否为闭包：__closure__

#示例2
def outer():
    name = 'Alice'
    def inner():
        print(name)
    print(inner.__closure__)    #(<cell at 0x000001B4AEF3A0D8: str object at 0x000001B4AEF190F0>,)
    return inner

可以试一下示例1的__closure__值，值是None，所以示例1并不是闭包，原因是内部函数没有引用外部函数的变量。

内部函数的调用

f=outer()    #调用外部函数，返回内部函数并存给f
f()    #调用内部函数

注意：内函数不能直接被调用。闭包中被内部函数引用的变量，不会因为外部函数结束而被释放掉，而是一直存在内存中，直到内部函数被调用结束。

闭包变量

局部变量的作用域在函数内部，如果内部函数想修改外部函数的变量，有两种方法：

1.将变量声明为nonlocal，这表明变量不仅在函数内部生效，还在上一级函数中生效

def outer():
    name = 'Alice'
    def inner():
        nonlocal name
        name='Haha'
        print(name)
    return inner

f=outer()
f()

2.把闭包变量改成可变类型数据进行修改，比如列表。

def outer():
    name = ['Alice']
    def inner():
        name=['Haha']
        print(name[0])
    return inner

f=outer()
f()

注意：

1.nonlocal关键字只能用于嵌套函数中，并且外部函数中定义了相应的局部变量

2.外函数被调用一次返回了内函数，因此实际上闭包变量只有一份，以后每次调用内函数，都使用同一份闭包变量，一旦在内部函数修改了闭包变量，则这个闭包变量的值就已经修改了，不是最初的值了。

装饰器

装饰器本质上是一个函数，使用了闭包的特性，它可以让其他函数在不需要做任何代码变动的前提下增加额外功能，装饰器的返回值也是一个函数对象。

现有函数：

def sleep_f():
    time.sleep(3)

如果要计算该函数的运行时间，代码如下

start_time=time.time()
sleep_f()
end_time=time.time()
print("程序运行了{0:.4f}秒".format(end_time-start_time))

缺点：

1.调用sleep_f()依旧无法打印运行时间。

2.如果还有其他很多函数要显示运行时间，同样的代码得写很多遍。

解决方法：使用装饰器。

定义装饰器如下：

def timer(func):
    def inner(*args, **kwargs):
        start_time=time.time()
        func(*args, **kwargs)
        end_time=time.time()
        print("程序运行了{0:.4f}秒".format(end_time-start_time))
    return inner

装饰器装饰函数的方法：函数的上一行加 @装饰器名，其中，@符号是装饰器的语法糖

装饰器使用的两种方法：

装饰器不带参数

# 被装饰函数不带参数
@timer
def sleep_f():
    time.sleep(3)
#调用sleep_f，这时候就会打印运行时间了
sleep_f()

# 被装饰函数带参数
@timer
def add(a,b):
    print(a+b)
    time.sleep(2)

add(2,3)

装饰器带参数

timer装饰器打印了函数的运行时间，如果还想打印日志，即想要装饰器含参数，需要在timer的外层再装饰一层函数

def flog(name):
    def timer(func):
        def inner(*args, **kwargs):
            print("调用{}模块的{}函数".format(name,inner.__name__))
            start_time=time.time()
            func(*args, **kwargs)
            end_time=time.time()
            print("程序运行了{0:.4f}秒".format(end_time-start_time))
        return inner
    return timer

@flog('module_a')
def add(a,b):
    print(a+b)
    time.sleep(2)
# 调用
add(6,7)