Python闭包与几种装饰器浅析

闭包 闭包是什么?
闭包可以保存外部函数的变量,可以增加代码的复用性,那具体闭包的构成是什么?
1. 闭包构成条件

  • 在函数嵌套(函数里面再定义函数)的前提下
  • 内部函数使用了外部函数的变量(还包括外部函数的参数)
  • 外部函数返回了内部函数
2. 简单闭包代码示例
def person(name): def say(info): print(name,"说:",info) return say

按闭包的构成条件检查以上代码,3个条件都能符合,因此内部函数为闭包。
我们按以下代码调用闭包函数:
jerry =person("Jerry") tom = person("Tom")jerry("我爱python") tom("php天下第一") jerry("python是世界上最好的语言") tom("我不管,php才是") person("Lily")("反正我不喜欢程序员")

【Python闭包与几种装饰器浅析】输出如下:
Jerry 说: 我爱python Tom 说: php天下第一 Jerry 说: python是世界上最好的语言 Tom 说: 我不管,php才是 Lily 说: 反正我不喜欢程序员

  • 闭包函数运行逻辑分析:
    当调用外部的person函数时,将直接返回了内部函数say的地址,并携带了name参数,但此时并不运行;运行函数需要在函数名后加括号‘()’,并传递info参数,此时将执行内部say函数,打印结果。
  • 这样创建闭包的意义是什么呢?
    这样可以提高代码复用,可以试想,当不使用闭包,如果要实现不同的人说不同的话,那么就需要额外定义功能函数,且每次调用都需要传递两个参数。而闭包可以在不手动定义额外功能函数的前提下,提高代码的复用率。
3.闭包的外部变量修改
  • 闭包内无法直接修改外部函数的变量。
  • 如需闭包内外部函数变量,需在内部对外部变量使用nonlocal关键字声明。
  • 注意区分全局变量global关键字与闭包内关键字nonlocal的区别。
装饰器 装饰器函数的本质也是闭包,不过它是一种特殊的闭包,其除需满足闭包的三个条件外,还有一个特殊条件:装饰器的闭包函数有且只有一个参数,且该参数必须为函数。
1. 装饰器特点
  • 那装饰器到底是用来做什么的?
    当你在开发中需要扩展某个函数的功能,但又想不修改其调用方式和源代码时,就需要使用装饰器,装饰器特点如下:
    1. 不修改已有函数的源代码
    2. 不修改已有函数的调用方式
    3. 给已有函数增加额外的功能
2. 装饰器代码示例
  • 简单装饰器示例
    比如我们这里有一个原始函数,其功能只是发表评论:
def comment(): print("这里发表评论")

现在有了新需求,要求用户在发表评论前需要先登录。不能改变整体代码中该功能函数的调用方式,不能修改原始函数的代码。
此时就需要用装饰器来扩展函数功能。
实现代码示例:
# 原函数 def comment(): print("这里发表评论")# 装饰器函数 def decorator(fuc): def inner(): print("登录完成") return fuc() return inner # 为了不修改原函数名,因此装饰器包裹原函数后仍命名为原函数名 # 此处不做代码执行分析,参考闭包处的实现。 comment = decorator(comment) # 执行函数,注意此处函数名虽未变,但实际执行的函数已经指向了闭包inner()函数 comment()

执行结果:
登录完成 这里发表评论

这样就完成了一个简单的装饰器实例,在不修改原函数及函数名的情况下,为函数扩展了功能。
  • 装饰器语法糖
    从上述代码comment = decorator(comment)中可以知道,每次我们对一个函数使用装饰器时,都需要做一个必不可少但又重复的工作:将原函数名作为参数传递给装饰器函数,并用原函数名指向它。
    pyhton为我们提供了一个装饰器语法糖可以简化这一步骤,与类中定义类方法、静态方法等类似,只需在原函数上方添加@装饰器函数名,以上步骤comment = decorator(comment)将在代码初始化时自动完成。如下:
# 装饰器函数 def decorator(fuc): def inner(): print("登录完成") return fuc() return inner# 使用装饰器语法糖 @decorator def comment(): print("这里发表评论") # 注释掉原来该处代码 # comment = decorator(comment) comment()

执行结果不变:
登录完成 这里发表评论

在实际使用中,几乎都是采用语法糖的写法,简单明了。
  • 通用装饰器示例
    当原函数带有参数时,装饰器函数需要稍做修改,以便能接收到源函数传递的不同种类和个数的参数,一下代码是装饰器函数的通用写法:
# 装饰器函数 def decorator(fuc): # 接收不定长参数兼容原函数所有参数,传递给内部fuc函数 def inner(*args, **kwargs): print("登录完成") # 接收传递来的所有参数 return fuc(*args, **kwargs) return inner # 使用装饰器语法糖 @decorator def comment(info): print(info)comment("斑夏不倒!斑夏不倒!斑夏不倒!")

执行结果如下:
登录完成 斑夏不倒!斑夏不倒!斑夏不倒!

使装饰器内部函数接收*args,**kwargs将可以兼容原原函数传递的所有长度和种类的参数。
  • 使用多个装饰器装饰一个函数
    如下示例,要求使用装饰器实现对原函数返回的文本数据增加不同种类的HTML标签,我们分别定义了一个增加
    标签的装饰器和一个增加标签的装饰器:
# p标签装饰器 def make_p(fn): def inner(): result = ""+ fn() + "
" return result return inner # div标签装饰器 def make_div(fn): def inner(): result = ""+ fn() + "" return result return inner # 对原函数使用多个装饰器进行装饰 @make_div @make_p def content(): return "人生苦短!"content()

执行结果如下:
'人生苦短!
'

从结果可以看到,标签在内部,而标签在外部,这是因为在使用多个装饰器对函数进行装饰时,装饰顺序为:
离函数最近的装饰器先装饰,然后外面的装饰器再进行装饰,是由内到外的装饰过程。
  • 带参数的装饰器示例
    看到上面的例子,你可能会想到,如果每定义一个不同的标签装饰器就需要重写一个装饰器函数,那这样岂不是很麻烦。能不能让装饰器自身携带参数,当我们需要哪种标签装饰器时只需要传入不同参数即可,例如、、
  • 等。
    答案是可以。
    这里需要定义带参数的装饰器,示例代码如下:
# 在装饰器外再包裹上一个函数,用最外面的函数接收参数,返回装饰器 def make_lable(lable): # 内部和普通的装饰器并无差别,只是多了使用最外层函数传递的参数。 def make(fn): def inner(): # 使用传递的参数 result = "<%s>" % lable + fn() + "" % lable return result return inner # 返回装饰器 return make@make_lable('div') @make_lable('ul') @make_lable('li') def content(): return "人生苦短!"content()

执行结果如下:
'
  • 人生苦短!
'

这样,我们只需要定义一个装饰器函数,便可以对函数进行不同标签的装饰,灵活性和复用性更强。
需要注意的是:
使用带有参数的装饰器,其实是在装饰器外面又包裹了一个函数,使用该函数接收参数,返回是装饰器,因为 @ 符号需要配合装饰器实例使用。
  • 类装饰器
    还有一种装饰器是类装饰器,其使用频率并不高,其实现示例如下:
class Check(object): def __init__(self, fn): # 初始化操作在此完成 self.__fn = fn# 实现__call__方法,表示对象是一个可调用对象,可以像调用函数一样进行调用。 def __call__(self, *args, **kwargs): # 添加装饰功能 print("请先登陆...") self.__fn()@Check def comment(): print("发表评论")comment()

执行结果如下:
请先登陆... 发表评论

需要注意的是:
1. @Check 等价于 comment = Check(comment), 所以需要提供一个init方法,并多增加一个fn参数,类才能接收参数。
2. 要想类的实例对象能够像函数一样调用,需要在类里面使用__call__方法,把类的实例变成可调用对象(callable),也就是说可以像调用函数一样进行调用。(注:函数可调用的原因正是因为其内部实现了__call__方法)
3. 在__call__方法里进行对fn函数的装饰,可以添加额外的功能。

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