闭包的作用
一句话,闭包的作用:将方法存于变量。
至于闭包的原因或者目的,或者说,为什么将方法存于变量,稍后再说。
闭包的条件
为了尽量避免用一大段话描述一个概念,我们理性一点地把闭包的条件划分成3个:
- 外函数中定义了一个内函数
- 内函数用了外函数的变量
- 外函数返回了内函数的引用,or,外函数中直接调用了内函数
P.S.
- 其中外函数和内函数是指嵌套函数中外部函数和内部函数
- 也正是因为需要嵌套函数,因此不支持的嵌套函数的语言也自然不支持此类闭包
- 条件3中分成了两类,更多的情况下是前一类,而后一类(外函数直接调用了内函数)的使用更多的是为了保证代码的简洁,而如此地保持简洁并不一定用闭包。
闭包的例子
“Talk is cheap, show me your code.”
我始终觉得,在编程中,过多的人类语言会产生太多的歧义,甚至还可能会因为所说事物过于抽象而导致听众无法将概念理解。
而解决这个问题最好的方法就是看代码,编程语言相较于人类语言的优点之一是大幅地降低了语言的歧义。同时,通过多个代码实例,人脑会自然而然地将多实例中的共同点提取出来,进而理解抽象的概念。
结合闭包的三个条件,我们来看看闭包的例子:
def outer(b):
def inner(a): # 条件1
print(a + b) # 条件2
return inner # 条件3
# 调用
o = outer(1)
o(2)
Python的代码还是挺简单的。
一般情况下,在函数结束后,函数中变量等就应该被销毁,偏偏这个闭包就是个特例 —— o和o2中的1和20都保留着。
o和o2看起来就有那么一丝熟悉的感觉,它们两个就像是两个对象 —— 这两个“对象”都是从同一个“类”出来的,而两个“对象实例”的区别是有一个加数不一样,分别是1和20(当然,这两个变量的引用地址也不同)。
现在,我们把代码例子中的第三个条件变一下,即将“外函数返回了内函数的引用”变成“外函数中直接调用了内函数”:
def outer(a, b):
def inner(a): # 条件1
print(a + b) # 条件2
inner(b) # 条件3
# 调用
o = outer(100,1)
此时,整个闭包函数调用起来就和一个普通函数一样,传入两个参数,该print的也如期而至。
只能说,在outer函数内的逻辑过于复杂的时候,inner能把复杂的代码“模块化”,再调用,能增加简洁性。这种情况下,一般是inner函数只被调用一次,而且只在这里调用,放在这里也好管理一些。
接下来,我们也鉴赏一下别的语言类似的闭包:
func outer(i int) func() int {
return func() int { // 条件1(匿名)+ 条件3
i++ // 条件2
return i
}
}
// 调用
o := outer(1)
o()
这个Golang的例子闭包和Python的例子较大的距别是这里还把内函数换成了匿名的,看起来会爽点。而以下的php的就和Python的差不多了。
function outer($str1) {
$outerStr = $str1;
$inner = function($str2) { // 条件1
echo $str2 . $outerStr; // 条件2
};
return $inner; // 条件3
}
// 调用
$o = outer("hahaha");
$o("emmm");
闭包的原因
看过了上面的例子后,新手对闭包的概念也应该有了一定的理解,甚至有点想法了。
回到最开始的问题,即闭包的原因。
如果说,“将方法存于变量”是闭包的目的,那么接下来的问题显而易见:为什么要将方法存于变量?直接调用方法(函数)不好吗?
闭包保存了函数的状态信息
再举开头的例子:
def outer(b):
def inner(a):
print(a + b)
return inner
o = outer(1)
o(2) # 3
o(100) # 101
o2 = outer(20)
o2(100) # 120
o这个变量对应的闭包保存了b=1
这个信息,之后无论是调用o(2)
还是o(100)
,b=1
这个信息依然会存在并和后来的参数一起参与运算。同理,o2这个变量对应的闭包保存了b=20
这个信息。
由于退出了函数后,函数并没有并销毁,这个闭包的信息也没销毁,因此后续可以利用这些信息。
语法糖
为了代码的简洁性和易理解性,我们经常会使用甚至创造一些语法糖。
而在Python中,有一个十分好看的例子就是装饰器,举个已经被用烂了的例子,面向切面的登录实现:
# 先实现一个类似于装饰器的函数
def decorator(func):
def inner():
print 'before function'
func() # function
print 'after function'
return inner
# 实现一个假装在登录的登录函数
def login():
print 'login function complete.'
# 将登录函数“套上”装饰器
login = decorator(login)
login()
整个过程下来与AOP类似,而场景也很常用,如统计函数的运行时常、加入日志、统一的过滤处理等等。
更有甚者,在特定的场景下使用闭包创造语法糖,以简化代码,参考这个例子,该例子可以替代switch(不过这里这么简单的加减运算这样写就很智障了,要有一定的复杂度就能显得有优越性):
def operator(o):
def plus(x, y):
print(x + y)
def minus(x, y):
print(x - y)
if o == '+':
return plus
if o == '-':
return minus
def f(x, o, y):
operator(o)(x, y)
函数式编程
鼎鼎大名的Lambda,这个可以参考下这个链接。
总结
闭包能将方法存于变量,且实现一些美妙的东西。
它就像是调味剂,并非不可或缺,但是能锦上添花。
先这样吧
若有错误之处请指出,更多地关注煎鱼。
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