Python之闭包与装饰器

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Python之闭包与装饰器相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

闭包

由于闭包这个概念比较难以理解，尤其是初学者来说，相对难以掌握，所以我们通过示例去理解学习闭包。

给大家提个需求，然后用函数去实现：完成一个计算不断增加的系列值的平均值的需求。

例如：整个历史中的某个商品的平均收盘价。什么叫平局收盘价呢？就是从这个商品一出现开始，每天记录当天价格，然后计算他的平均值：平均值要考虑直至目前为止所有的价格。

比如大众推出了一款新车：小白轿车。

第一天价格为：100000元，平均收盘价：100000元

第二天价格为：110000元，平均收盘价：（100000 + 110000）/2 元

第三天价格为：120000元，平均收盘价：（100000 + 110000 + 120000）/3 元

series = []
def make_averager(new_value):
    series.append(new_value)
    total = sum(series)
    return total / len(series)
    
print(make_averager(100000))
print(make_averager(110000))
print(make_averager(120000))

从上面的例子可以看出，基本上完成了我们的要求，但是这个代码相对来说是不安全的，因为你的这个series列表是一个全局变量，只要是全局作用域的任何地方，都可能对这个列表进行改变。

series = []
def make_averager(new_value):
    series.append(new_value)
    total = sum(series)
    return total / len(series)
    
print(make_averager(100000))
print(make_averager(110000))
series.append(666)  # 如果对数据进行相应改变，那么你的平均收盘价就会出现很大的问题。
print(make_averager(120000))

那么怎么办呢？有人说，你把他放在函数中不就行了，这样不就是局部变量了么？数据不就相对安全了么？

def make_averager(new_value):
    series = []
    series.append(new_value)
    total = sum(series)
    return total / len(series)


print(make_averager(100000))  # 100000.0
print(make_averager(110000))  # 110000.0
print(make_averager(120000))  # 120000.0

这样计算的结果是不正确的,那是因为执行函数，会开启一个临时的名称空间，随着函数的结束而消失，所以你每次执行函数的时候，都是重新创建这个列表，那么这怎么做呢？这种情况下，就需要用到我们讲的闭包了，我们用闭包的思想改一下这个代码。

def make_averager():
    
    series = []
    def averager(new_value):
        series.append(new_value)
        total = sum(series)
        return total/len(series)

    return averager

avg = make_averager()
print(avg(100000))
print(avg(110000))
print(avg(120000))

大家仔细看一下这个代码，我是在函数中嵌套了一个函数。那么avg 这个变量接收的实际是averager函数名，也就是其对应的内存地址，我执行了三次avg 也就是执行了三次averager这个函数。那么此时你们有什么问题？

肯定有学生就会问，那么我的make_averager这个函数只是执行了一次，为什么series这个列表没有消失？反而还可以被调用三次呢？这个就是最关键的地方，也是闭包的精华所在。我给大家说一下这个原理，以图为证：

技术图片

? 上面被红色方框框起来的区域就是闭包，被蓝色圈起来的那个变量应该是make_averager()函数的局部变量，它应该是随着make_averager()函数的执行结束之后而消失。但是他没有，是因为此区域形成了闭包，series变量就变成了一个叫自由变量的东西，averager函数的作用域会延伸到包含自由变量series的绑定。也就是说，每次我调用avg对应的averager函数 时，都可以引用到这个自用变量series，这个就是闭包。

闭包的定义：

? 1. 闭包是嵌套在函数中的函数。

? 2. 闭包必须是内层函数对外层函数的变量（非全局变量）的引用。

如何判断判断闭包？举例让同学回答：

# 例一：
def wrapper():
    a = 1
    def inner():
        print(a)
    return inner
ret = wrapper()

# 例二：
a = 2
def wrapper():
    def inner():
        print(a)
    return inner
ret = wrapper()


# 例三：

def wrapper(a,b):
    def inner():
        print(a)
        print(b)
    return inner
a = 2
b = 3
ret = wrapper(a,b)

以上三个例子，最难判断的是第三个，其实第三个也是闭包，如果我们每次去研究代码判断其是不是闭包，有一些不科学，或者过于麻烦了，那么有一些函数的属性是可以获取到此函数是否拥有自由变量的，如果此函数拥有自由变量，那么就可以侧面证明其是否是闭包函数了（了解）：

def make_averager():

    series = []
    def averager(new_value):
        series.append(new_value)
        total = sum(series)
        return total/len(series)

    return averager
avg = make_averager()
# 函数名.__code__.co_freevars 查看函数的自由变量
print(avg.__code__.co_freevars)  # ('series',)
当然还有一些参数，仅供了解：

# 函数名.__code__.co_varnames 查看函数的局部变量
print(avg.__code__.co_varnames)  # ('new_value', 'total')
# 函数名.__closure__ 获取具体的自由变量对象，也就是cell对象。
# (<cell at 0x0000020070CB7618: int object at 0x000000005CA08090>,)
# cell_contents 自由变量具体的值
print(avg.__closure__[0].cell_contents)  # []

闭包的作用：保存局部信息不被销毁，保证数据的安全性。

闭包的应用：

  1. 可以保存一些非全局变量但是不易被销毁、改变的数据。
  2. 装饰器。

闭包的解释:

闭包是存在嵌套函数当中的 内层对外层非全局变量的的引用 ,称之为自由变量 它不会随着函数的结束而消失,一直保存在内存,最终的目的是保证数据的安全

装饰器

开放封闭原则

软件面世时,不可能吧所有的功能都设计好,当前的未来一两年功能给你上线,定期更新迭代.对于软件之前写的源代码一般都不会修改,对函数里面的代码以及函数的调用方式.

开放原则: 在源码不改变的情况下,增加一些额外的功能

封闭原则: 不要改变源代码

python中装饰器: 完美诠释的开放封闭原则

装饰器 就是个函数 : 他要装饰一个函数,在不改变原函数以及调用方式的前提下,给其增加一个额外的功能

装饰器初识

# 1 李业，在一家xx科技有限公司工作，主管安排了一个任务，
# 写一个代码测试怼怼哥写的函数的执行效率。
# import time
# def index():
#     time.sleep(2)
#     print('欢迎访问博客园首页')


# print(time.time())
# start_time = time.time()
# index()
# end_time = time.time()
# print(f'此函数的执行效率end_time-start_time')

# 2. 主管让你测试小邓，李大象,重复代码太多。
#
# def func1():
#     time.sleep(2)
#     print('欢迎访问日记首页')
#
#
# def func2():
#     time.sleep(1)
#     print('欢迎访问评论首页')

# start_time = time.time()
# func1()
# end_time = time.time()
# print(f'此函数的执行效率end_time-start_time')
#
# start_time = time.time()
# func2()
# end_time = time.time()
# print(f'此函数的执行效率end_time-start_time')

# 3.  整合到函数中

# def func1():
#     time.sleep(2)
#     print('欢迎访问日记首页')
#
#
# def func2():
#     time.sleep(1)
#     print('欢迎访问评论首页')


# def test_time(x):
#     start_time = time.time()
#     x()
#     end_time = time.time()
#     print(f'此函数的执行效率end_time-start_time')

# test_time(func1)
# test_time(func2)


# 4. 怼怼哥这个函数在实际项目中被500执行，主管要求：在被执行此函数时，
# 同时要测试一下被执行函数的效率。


# def index():
#     time.sleep(2)
#     print('欢迎访问博客园首页')
#
# # index()
# def test_time(x):
#     start_time = time.time()
#     x()
#     end_time = time.time()
#     print(f'此函数的执行效率end_time-start_time')
#
# test_time(index)

# 版本4的问题： 开放原则满足了，封闭原则：不改变原函数的源码，以及调用方式。
# 违反了封闭原则：改变了函数的调用方式。


# 版本5： 不能改变原函数的调用方式（闭包）：


# def index():
#     time.sleep(2)
#     print('欢迎访问博客园首页')
#
# # index()
#
# # def func1():
# #     time.sleep(2)
# #     print('欢迎访问日记首页')
#
# def test_time(x):  # x = index
#     def inner():
#         start_time = time.time()
#         x()
#         end_time = time.time()
#         print(f'此函数的执行效率end_time-start_time')
#     return inner
#
# index = test_time(index)
# index()

# 语法糖 @加上装饰器函数的名


# def f():
#     print(666)
#
#
# f = '太白'
# print(f)


# def test_time(x):  # x = index
#     def inner():
#         start_time = time.time()
#         x()
#         end_time = time.time()
#         print(f'此函数的执行效率end_time-start_time')
#     return inner
#
#
# # @test_time  # index = test_time(index)
# def index():
#     time.sleep(2)
#     print('欢迎访问博客园首页')

# index = test_time(index)
# index()

# def func1():
#     time.sleep(2)
#     print('欢迎访问日记首页')

# @test_time
# def func2():
#     time.sleep(1)
#     print('欢迎访问评论首页')

# func2 = test_time(func2)
# func3 = test_time(func3)
# func2()
'''100行代码'''
# index()


'''10行代码'''
# index()


'''50行代码'''
# index()


# 版本6：被装饰函数有返回值

# def test_time(x):  # x = index
#     def inner():
#         start_time = time.time()
#         ret = x()
#         # print(F'ret: ret')
#         end_time = time.time()
#         print(f'此函数的执行效率end_time-start_time')
#         return ret
#     return inner
#
#
# @test_time  # index = test_time(index)
# def index():
#     time.sleep(0.5)
#     print('欢迎访问博客园首页')
#     return True
#
# print(index())  # inner()
# 你应该是让True返回给index()这样才完美了，但是现在index是inner，所以你要是完全不改变原函数的使用，
# 你print(index()) ---> True


# 版本7： 被装饰函数带参数，无论加不加装饰器，你的实参'太白金星'应该传给形参n,。
# 但版本6不能实现传参，index('太白金星') ==  inner('太白金星')
#
# def test_time(x):  # x = index
#     def inner(*args,**kwargs):
#         # 函数的定义：* ** 聚合。
#         # args = ('苹果')
#         #args = (1, 3)
#         start_time = time.time()
#         ret = x(*args,**kwargs)
#         # 函数的执行：* ** 打散。
#         # ret = x(*('苹果'))  ==x('苹果',)
#         # ret = x(*(1, 3))  ==x(1,3)
#         # print(F'ret: ret')
#         end_time = time.time()
#         print(f'此函数的执行效率end_time-start_time')
#         return ret
#     return inner
#
#
# # @test_time  # index = test_time(index)
# def index(n):
#     time.sleep(0.5)
#     print(f'欢迎n访问博客园首页')
#     return True
#
# # @test_time  # index = test_time(index)
# def func2(a,b):
#     time.sleep(0.5)
#     print(f'最终结果：a+b')
#     return a + b
#
#
# print(index('苹果'))  # inner('苹果')
# print(func2(1,3)) # == inner(1,3)


# def warpper(f):
#     def inner(*args,**kwargs):
#         '''被装饰函数之前的操作'''
#         # print(666)
#         ret = f(*args,**kwargs)
#         '''被装饰函数之后的操作'''
#         # print('执行完毕了')
#         return ret
#     return inner
#
# @warpper
# def func():
#     print(111)
# #
# func()
# func()
# func()
# func()
# func()


# 装饰器的应用：在不改变原函数的源码以及调用方式前提下，为其增加额外的功能。
# 登陆认证，打印日志等。

以上是关于Python之闭包与装饰器的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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