闭包相关资料

以下是在网上查的资料,摘自别人的文章。
   一、什么是闭包?

  “官方”的解释是:所谓“闭包”,指的是一个拥有许多变量和绑定了这些变量的环境的表达式(通常是一个函数),因而这些变量也是该表达式的一部分。

  相信很少有人能直接看懂这句话,因为他描述的太学术。我想用如何在Javascript中创建一个闭包来告诉你什么是闭包,因为跳过闭包的创建过程直接理解闭包的定义是非常困难的。看下面这段代码:

function a(){
var i=0;
function b(){
alert(++i);
}
return b;
}
var c = a();
c();

  这段代码有两个特点:

  1、函数b嵌套在函数a内部;

  2、函数a返回函数b。

  这样在执行完var c=a()后,变量c实际上是指向了函数b,再执行c()后就会弹出一个窗口显示i的值(第一次为1)。这段代码其实就创建了一个闭包,为什么?因为函数a外的变量c引用了函数a内的函数b,就是说:

  当函数a的内部函数b被函数a外的一个变量引用的时候,就创建了一个闭包。

  我猜想你一定还是不理解闭包,因为你不知道闭包有什么作用,下面让我们继续探索。

  二、闭包有什么作用?

  简而言之,闭包的作用就是在a执行完并返回后,闭包使得Javascript的垃圾回收机制GC不会收回a所占用的资源,因为a的内部函数b的执行需要依赖a中的变量。这是对闭包作用的非常直白的描述,不专业也不严谨,但大概意思就是这样,理解闭包需要循序渐进的过程。

在上面的例子中,由于闭包的存在使得函数a返回后,a中的i始终存在,这样每次执行c(),i都是自加1后alert出i的值。

  那 么我们来想象另一种情况,如果a返回的不是函数b,情况就完全不同了。因为a执行完后,b没有被返回给a的外界,只是被a所引用,而此时a也只会被b引 用,因此函数a和b互相引用但又不被外界打扰(被外界引用),函数a和b就会被GC回收。(关于Javascript的垃圾回收机制将在后面详细介绍)

  三、闭包内的微观世界

  如 果要更加深入的了解闭包以及函数a和嵌套函数b的关系,我们需要引入另外几个概念:函数的执行环境(excution context)、活动对象(call object)、作用域(scope)、作用域链(scope chain)。以函数a从定义到执行的过程为例阐述这几个概念。

  1、当定义函数a的时候,js解释器会将函数a的作用域链(scope chain)设置为定义a时a所在的“环境”,如果a是一个全局函数,则scope chain中只有window对象。

  2、当函数a执行的时候,a会进入相应的执行环境(excution context)。

  3、在创建执行环境的过程中,首先会为a添加一个scope属性,即a的作用域,其值就为第1步中的scope chain。即a.scope=a的作用域链。

  4、然后执行环境会创建一个活动对象(call object)。活动对象也是一个拥有属性的对象,但它不具有原型而且不能通过JavaScript代码直接访问。创建完活动对象后,把活动对象添加到a的作用域链的最顶端。此时a的作用域链包含了两个对象:a的活动对象和window对象。

  5、下一步是在活动对象上添加一个arguments属性,它保存着调用函数a时所传递的参数。

  6、最后把所有函数a的形参和内部的函数b的引用也添加到a的活动对象上。在这一步中,完成了函数b的的定义,因此如同第3步,函数b的作用域链被设置为b所被定义的环境,即a的作用域。



  到此,整个函数a从定义到执行的步骤就完成了。此时a返回函数b的引用给c,又函数b的作用域链包含了对函数a的活动对象的引用,也就是说b可以访问到a中定义的所有变量和函数。函数b被c引用,函数b又依赖函数a,因此函数a在返回后不会被GC回收。

  当函数b执行的时候亦会像以上步骤一样。因此,执行时b的作用域链包含了3个对象:b的活动对象、a的活动对象和window对象,如下图所示:

  如图所示,当在函数b中访问一个变量的时候,搜索顺序是先搜索自身的活动对象,如果存在则返回,如果不存在将继续搜索函数a的活动对象,依 次查找,直到找到为止。如果整个作用域链上都无法找到,则返回undefined。如果函数b存在prototype原型对象,则在查找完自身的活动对象 后先查找自身的原型对象,再继续查找。这就是Javascript中的变量查找机制。

  四、闭包的应用场景

  1、保护函数内的变量安全。以最开始的例子为例,函数a中i只有函数b才能访问,而无法通过其他途径访问到,因此保护了i的安全性。

  2、在内存中维持一个变量。依然如前例,由于闭包,函数a中i的一直存在于内存中,因此每次执行c(),都会给i自加1。

  以上两点是闭包最基本的应用场景,很多经典案例都源于此。

  五、Javascript的垃圾回收机制

  在Javascript中,如果一个对象不再被引用,那么这个对象就会被GC回收。如果两个对象互相引用,而不再被第3者所引用,那么这两个互相引用的对象也会被回收。因为函数a被b引用,b又被a外的c引用,这就是为什么函数a执行后不会被回收的原因。
<think> 首先,用户的问题是:“我想了解闭包相关介绍 请问闭包的详细介绍”。这是一个关于闭包概念的详细介绍请求。 我需要参考提供的站内引用: - 引用[1]:解释了闭包是引用了自由变量的函数,即使离开了创造它的环境。 - 引用[2]:描述了闭包的创建、独立环境、内存泄漏问题。 - 引用[3]:提供了一个JavaScript闭包的代码示例。 - 引用[4]:讨论了Python中的高级函数和闭包,包括高阶函数、匿名函数等。 用户指令要求: - 所有行内数学表达式使用 `$...$` 格式。 - 独立公式使用 `$$...$$` 格式并单独成段。 - LaTeX 语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如 `[^1]`。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,保证真实可靠。 - 基于用户上一次的问题和我的回答:用户上一次的问题是询问闭包的详细介绍,所以我可以直接构建一个详细的解释。 用户指定了“参考站内引用”,所以我必须整合这些引用到回答中。引用提供了多个来源,我需要提取关键信息。 结构化我的回答: - **介绍闭包的定义**:基于引用[1],闭包是引用了自由变量的函数,它和这些变量同存亡。 - **闭包的创建和特性**:引用[2]解释了闭包创建独立环境,可能引起内存泄漏。 - **代码示例**:引用[3]是一个JavaScript闭包示例,引用[4]提到Python中的闭包。我可以提供类似的Python示例,因为用户提到Python(从引用[1]和[4])。 - **详细解释**:逐步解释闭包的工作原理、好处和潜在问题。 生成相关问题:在回答结束时,生成相关问题,类似示例中的“相关问题”。 使用中文回答。 确保LaTeX正确:尽管闭包通常不涉及数学公式,但如果有数学表达,如函数定义,我可以使用。例如,如果讨论函数组合,可以使用行内数学表达式。但闭包本质上是编程概念,可能不需要很多数学符号。我可以避免不必要的数学,除非相关。 引用标识:当我在回答中引用某个来源时,在段落末尾添加引用标识,如 `[^1]`。 完整回答结构: 1. **引言**:定义闭包。 2. **核心概念**:解释闭包如何工作,包括自由变量、词法作用域。 3. **创建闭包**:描述如何在代码中创建闭包。 4. **示例**:提供一个简单的Python代码示例。 5. **优缺点**:讨论闭包的优点(如状态保持)和缺点(如内存泄漏)。 6. **结论**:总结关键点。 7. **相关问题**:生成几个相关问题。 为Python示例:既然引用[3]是JavaScript,我可以创建一个Python闭包示例,以匹配上下文。引用[1]和[4]都涉及Python。 Python闭包示例: ```python def outer_function(x): def inner_function(y): return x + y return inner_function closure = outer_function(10) print(closure(5)) # 输出 15 ``` 生成相关问题: 1. 闭包在Python中有什么常见应用? 2. 如何避免闭包导致的内存泄漏? 3. 闭包和类有什么区别? 引用来源: - 定义部分参考引用[1]。 - 创建和内存部分参考引用[2]。 - 示例可参考引用[3]和[4]。 确保回答真实可靠:基于标准编程知识。 </think> ### 闭包的详细介绍 闭包(Closure)是编程中的一个核心概念,特别是在支持函数式编程的语言中(如 Python、JavaScript)。它允许函数记住并访问其词法作用域(lexical scope)中的变量,即使该函数在其原始作用域之外执行。以下我将逐步解释闭包的定义、工作原理、特性、示例以及优缺点,确保内容结构清晰且基于可靠知识。参考提供的引用资料,我会在相关段落末尾添加引用标识。 #### 1. **闭包的定义** 闭包是词法闭包(Lexical Closure)的简称,指一个函数与其引用的自由变量(free variable)组合而成的实体。自由变量是指在函数内部使用但未在函数中定义的外部变量。闭包的本质是:函数不仅包含其代码逻辑,还“捕获”了定义环境中的变量引用,使其在离开原始作用域后仍能访问这些变量[^1]。例如,在数学中,闭包类似于一个函数 $f(x)$ 依赖于外部变量 $y$,即 $f(x) = x + y$,其中 $y$ 被闭包“绑定”。 #### 2. **闭包的工作原理** - **词法作用域**:闭包依赖于词法作用域规则,即函数在定义时确定其作用域(而非运行时)。这意味着函数可以访问定义时所在作用域的变量。 - **自由变量的捕获**:当内部函数引用外部函数的变量时,这些变量被“封闭”在内部函数中。即使外部函数执行完毕,这些变量的值不会被销毁,而是与内部函数一同存在[^2]。 - **闭包的创建**:闭包通常通过嵌套函数实现。外部函数定义变量,内部函数引用该变量并返回。执行时,内部函数会记住这些变量值,形成独立环境[^2]。 #### 3. **闭包的创建步骤(以 Python 为例)** 下面是一个简单的 Python 闭包示例。注释解释了每个步骤: ```python def outer_function(x): # 外部函数定义自由变量 x def inner_function(y): # 内部函数引用自由变量 x return x + y # 内部函数使用自由变量 x 和参数 y return inner_function # 返回内部函数,形成闭包 # 创建闭包实例:closure 现在是一个闭包函数,记住了 x=10 closure = outer_function(10) # 调用闭包函数:传入 y=5,输出 15(因为 x 被捕获为 10) print(closure(5)) # 输出: 15 ``` - **关键点**:当 `outer_function` 执行后,其局部变量 `x` 本应被销毁。但由于 `inner_function` 引用了 `x`,闭包机制会保留 `x` 的引用,使其在 `closure` 调用时仍可用[^1][^4]。 #### 4. **闭包的特性** - **独立环境**:每个闭包创建独立的词法环境,变量互不干扰。例如,多次调用外部函数会生成不同的闭包实例,每个实例维护自己的变量状态[^2]。 - 数学表达:如果外部函数定义 $f(a)$,内部函数为 $g(b) = a + b$,则每个闭包实例如 $g_1(b)$ 和 $g_2(b)$ 可能有独立的 $a$ 值。 - **状态保持**:闭包允许函数“记住”状态,类似于轻量级对象。这在事件处理、回调函数中非常有用[^4]。 - **潜在问题**: - **内存泄漏**:闭包可能导致内存无法释放,因为被引用的变量会一直被保留(除非闭包被销毁)。解决方法包括避免不必要的引用使用弱引用[^2]。 - **性能开销**:创建闭包会增加内存使用,尤其在频繁调用时。 #### 5. **闭包的优缺点总结** - **优点**: - **封装性**:可以将数据和函数绑定,简化代码结构(如实现私有变量)。 - **灵活性**:适用于高阶函数(higher-order function),例如在 Python 的 `map` `filter` 中使用闭包来传递状态[^4]。 - **缺点**: - **内存泄漏风险**:如果闭包引用大对象循环引用,可能占用过多内存[^2]。 - **调试复杂性**:闭包变量生命周期长,可能增加代码理解难度。 闭包是函数式编程的基石,广泛应用于 JavaScript(如事件监听器)和 Python(如装饰器)。理解闭包能帮助你编写更模块化和高效的代码[^1][^4]。 ### 相关问题 1. 闭包在 Python 中有什么常见应用场景? 2. 如何避免闭包导致的内存泄漏问题? 3. 闭包和面向对象编程中的类有什么区别? 4. 在 JavaScript 中,闭包是如何被实现的?参考示例[^3]。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值