Practical Python项目解析：函数返回与闭包的高级应用-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/gitblog_00320/article/details/148416387

Practical Python项目解析：函数返回与闭包的高级应用

practical-python Practical Python Programming (course by @dabeaz) 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/pr/practical-python

闭包的概念与原理

在Python中，闭包(closure)是一种特殊的函数对象，它能够记住并访问创建它的词法作用域中的变量，即使该作用域已经执行完毕。闭包的核心价值在于它能够捕获并保持函数执行时的上下文环境。

让我们通过一个简单例子来理解闭包：

def add(x, y):
    def do_add():
        print(f'计算{x} + {y}的结果')
        return x + y
    return do_add

在这个例子中，add()函数返回了内部定义的do_add函数。关键在于，即使add()函数执行完毕，返回的do_add函数仍然能够访问x和y这两个变量。

闭包的实际应用

1. 延迟执行模式

闭包非常适合实现延迟执行逻辑。例如，我们可以创建一个定时执行函数：

def after(seconds, func):
    import time
    time.sleep(seconds)
    func()

使用闭包可以携带额外的上下文信息：

after(30, add(2, 3))  # 30秒后执行2+3的计算

2. 减少代码重复

闭包可以显著减少重复代码。考虑一个需要多个类型检查属性的类：

class Stock:
    @property
    def shares(self):
        return self._shares
    
    @shares.setter
    def shares(self, value):
        if not isinstance(value, int):
            raise TypeError('Expected int')
        self._shares = value
    # 其他属性类似...

使用闭包可以自动化这个过程：

def typedproperty(name, expected_type):
    private_name = '_' + name
    
    @property
    def prop(self):
        return getattr(self, private_name)
    
    @prop.setter
    def prop(self, value):
        if not isinstance(value, expected_type):
            raise TypeError(f'期望类型: {expected_type}')
        setattr(self, private_name, value)
    
    return prop

进阶应用：简化接口

为了进一步提升代码的可读性和易用性，我们可以创建更简洁的工厂函数：

String = lambda name: typedproperty(name, str)
Integer = lambda name: typedproperty(name, int)
Float = lambda name: typedproperty(name, float)

这样类定义就变得非常简洁：

class Stock:
    name = String('name')
    shares = Integer('shares')
    price = Float('price')
    
    def __init__(self, name, shares, price):
        self.name = name
        self.shares = shares
        self.price = price

闭包的工作原理

闭包之所以能够记住外部变量，是因为Python函数对象有一个__closure__属性，它保存了函数所需的所有非局部变量。当外部函数执行时，Python会将这些变量"打包"并附加到内部函数上。

>>> a = add(3,4)
>>> a.__closure__
(<cell at 0x...: int object at 0x...>, <cell at 0x...: int object at 0x...>)
>>> [cell.cell_contents for cell in a.__closure__]
[3, 4]