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Python閉包的概念、形式與應(yīng)用

閉包并不是什么新奇的概念，它早在高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)始發(fā)展的年代就產(chǎn)生了。在此之前也曾陸續(xù)報(bào)導(dǎo)了《學(xué)習(xí)Scala的閉包》、《PHP 5.3閉包語(yǔ)法初探》以及《揭開(kāi)Javascript閉包的真實(shí)面目》。閉包（Closure）是詞法閉包（Lexical Closure）的簡(jiǎn)稱(chēng)。對(duì)閉包的具體定義有很多種說(shuō)法，這些說(shuō)法大體可以分為兩類(lèi)：

◆一種說(shuō)法認(rèn)為閉包是符合一定條件的函數(shù)，比如參考資源中這樣定義閉包：閉包是在其詞法上下文中引用了自由變量的函數(shù)。

◆另一種說(shuō)法認(rèn)為閉包是由函數(shù)和與其相關(guān)的引用環(huán)境組合而成的實(shí)體。比如參考資源中就有這樣的的定義：在實(shí)現(xiàn)深約束時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)能顯式表示引用環(huán)境的東西，并將它與相關(guān)的子程序捆綁在一起，這樣捆綁起來(lái)的整體被稱(chēng)為閉包。

這兩種定義在某種意義上是對(duì)立的，一個(gè)認(rèn)為閉包是函數(shù)，另一個(gè)認(rèn)為閉包是函數(shù)和引用環(huán)境組成的整體。雖然有些咬文嚼字，但可以肯定第二種說(shuō)法更確切。閉包只是在形式和表現(xiàn)上像函數(shù)，但實(shí)際上不是函數(shù)。函數(shù)是一些可執(zhí)行的代碼，這些代碼在函數(shù)被定義后就確定了，不會(huì)在執(zhí)行時(shí)發(fā)生變化，所以一個(gè)函數(shù)只有一個(gè)實(shí)例。

閉包在運(yùn)行時(shí)可以有多個(gè)實(shí)例，不同的引用環(huán)境和相同的函數(shù)組合可以產(chǎn)生不同的實(shí)例。所謂引用環(huán)境是指在程序執(zhí)行中的某個(gè)點(diǎn)所有處于活躍狀態(tài)的約束所組成的集合。其中的約束是指一個(gè)變量的名字和其所代表的對(duì)象之間的聯(lián)系。那么為什么要把引用環(huán)境與函數(shù)組合起來(lái)呢？這主要是因?yàn)樵谥С智短鬃饔糜虻恼Z(yǔ)言中，有時(shí)不能簡(jiǎn)單直接地確定函數(shù)的引用環(huán)境。

閉包和函數(shù)對(duì)象本質(zhì)上是同一種東西，閉包是函數(shù)對(duì)象的簡(jiǎn)化。閉包將環(huán)境數(shù)據(jù)保存在func_closure中，函數(shù)對(duì)象則將相關(guān)數(shù)據(jù)保存在對(duì)象中。二者均可用于filter、map、reduce等函數(shù)中。

下面分別使用閉包和函數(shù)對(duì)象來(lái)做同一件事情，感覺(jué)二者非常相似。

 
 
 
      
  
  
  1. ?[Copy to clipboard]View Code PYTHONIn [68]: class counter_class()：  
    2.   
  
  
  2.     def __init__(self, start_at):  
    3.   
  
  
  3.         self.start_at = start_at  
    4.   
  
  
  4.     def __call__(self):  
    5.   
  
  
  5.         self.start_at += 1  
    6.   
  
  
  6.         return self.start_at  
    7.   
  
  
  7.    ....:       
    8.   
  
  
  8.    ....:       
    9.   
  
  
  9.    
    10.   
  
  
  10. In [74]:   
    11.   
  
  
  11.    
    12.   
  
  
  12. In [75]: c1 = counter_class(5)  
    13.   
  
  
  13.    
    14.   
  
  
  14. In [76]: c1()  
    15.   
  
  
  15. Out[76]: 6  
    16.   
  
  
  16.    
    17.   
  
  
  17. In [77]: c1()  
    18.   
  
  
  18. Out[77]: 7  
    19.   
  
  
  19. In [78]: c1()  
    20.   
  
  
  20. Out[78]: 8 
    21.  
 

 
 
 
      
  
  
  1. In [80]: def counter_closure(start_at = 0):  
    2.   
  
  
  2.     count = [start_at]  
    3.   
  
  
  3.     def incr():  
    4.   
  
  
  4.         count[0] += 1  
    5.   
  
  
  5.         return count[0]  
    6.   
  
  
  6.     return incr  
    7.   
  
  
  7.    ....:   
    8.   
  
  
  8.    
    9.   
  
  
  9. In [86]: c2 = counter_closure(5)  
    10.   
  
  
  10.    
    11.   
  
  
  11. In [87]: c2()  
    12.   
  
  
  12. Out[87]: 6  
    13.   
  
  
  13. In [88]: c2()  
    14.   
  
  
  14. Out[88]: 7  
    15.   
  
  
  15.    
    16.   
  
  
  16. In [89]: c2()  
    17.   
  
  
  17. Out[89]: 8  
    18.

支持閉包的語(yǔ)言有這樣的特性：

1、函數(shù)是一階值（First-class value），即函數(shù)可以作為另一個(gè)函數(shù)的返回值或參數(shù)，還可以作為一個(gè)變量的值。

2、函數(shù)可以嵌套定義，即在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部可以定義另一個(gè)函數(shù)。

顯然Python對(duì)這兩個(gè)特性支持都非常好，Java要想支持閉包改動(dòng)就有點(diǎn)大了。在Python中函數(shù)同類(lèi)差不多，而在Java中類(lèi)是最小的組織單元，目前JDK 6.0上面兩個(gè)特性一個(gè)都不支持。至于C++這樣更底層的語(yǔ)言要支持閉包估計(jì)是不可能的。

Python中的閉包

Python因其簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大而擁有很多擁護(hù)者，很多企業(yè)和組織在使用這種語(yǔ)言。Python使用縮進(jìn)來(lái)區(qū)分作用域的做法也十分有特點(diǎn)。下面是一個(gè)Python的例子：

 
 
 
      
  
  
  1. 清單 6. Python 1  
    2.   
  
  
  2. def addx(x):  
    3.   
  
  
  3. def adder (y): return x + y  
    4.   
  
  
  4. return adder  
    5.   
  
  
  5.  
    6.   
  
  
  6. add8 = addx(8)  
    7.   
  
  
  7. add9 = addx(9)  
    8.   
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  9. print add8(100)  
    10.   
  
  
  10. print add9(100) 
    11.

在Python中使用def來(lái)定義函數(shù)時(shí)，是必須有名字的，要想使用匿名函數(shù)，則需要使用lambda語(yǔ)句，象下面的代碼這樣：

 
 
 
      
  
  
  1. 清單 7. Python 2  
    2.   
  
  
  2. def addx(x):  
    3.   
  
  
  3. return lambda y: x + y  
    4.   
  
  
  4.  
    5.   
  
  
  5. add8 = addx(8)  
    6.   
  
  
  6. add9 = addx(9)  
    7.   
  
  
  7.  
    8.   
  
  
  8. print add8(100)  
    9.   
  
  
  9. print add9(100) 
    10.

【編輯推薦】

  1. 揭開(kāi)Javascript閉包的真實(shí)面目
  2. 談PHP閉包特性在實(shí)際應(yīng)用中的問(wèn)題
  3. PHP 5.3閉包語(yǔ)法的具體講解
  4. 淺析Javascript閉包的特性
  5. Javascript利用閉包循環(huán)綁定事件

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