python小课堂27 - 进阶必修之闭包（二）

马上就要放假了！本周原本应该比较轻松，但是并不是这样啊....心情由晴天转为阴天....周末完成的文章，定时更新！闭包系列二。忘记之前的闭包一，可以点击下面的链接进行回顾。

这里还是多说一句，闭包在编写代码的过程中并不是必不可少的，某些场景下使用闭包，对编程的代码在架构上会起到精简代码的作用，但是绝不是说少了闭包就无法实现功能了！就像类和对象一样，没有对象和类就不能写代码了吗？？我们依然可以用普通的函数去实现某些功能！

西游记的故事大家都有所听说，唐玄奘西天一去，取经之路长达十万八千里，而悟空一跟头就能翻到地方，却依然一路护送唐僧，其实这是有原由的：如来佛祖在取经任务前就跟这取经小团队说了，你们要想取到这真经，就得踏踏实实，一步一脚印，还要过这九九八十一难。而中途经过了：

长安(今陕西西安)——秦州(今甘肃天水)——兰州——凉州(今甘肃武威)——瓜州(今甘肃安西县东南)——玉门关——伊吾(今新疆哈密)——高昌(今新疆吐鲁番)——阿耆尼国(今新疆焉耆)——屈支国(今新疆库车)——跋逯迦国(今新疆阿克苏)——凌山(今天山穆苏尔岭)——大清池(今吉尔吉斯斯坦伊塞克湖)——素叶城(即碎叶城，今吉尔吉斯斯坦托克马克西南)——昭武九姓七国(都在今乌兹别克斯坦境内)——铁门(乌兹别克斯坦南部兹嘎拉山口)——今阿富汗北境——大雪山(今兴都库什山)——今阿富汗贝格拉姆——巴基斯坦白沙瓦城——印度

这么一写出来，唐僧走了这么远的吗！....回归正题，唐僧师父是从东土大唐而来，东土大唐的长安作为整个西游的起点，其中每过之地的总行进距离应该是在上一个地点的距离进行累加。比如在长安时，起始的西游距离是0，当经历过一难之后，走到了秦州，行进距离增加到100里，再过一劫，到了兰州，秦州到兰州的距离是200里，此时行进距离是在100里的基础上加200里，到兰州时，总行进了300里，后续以此类推....每到一个国度，使用中途经过的距离与上次进行累加，请打印输出每次途径国度的总行进距离（各国度到长安的距离）。

接下来，请你用程序来实现一下。

首先来看下，非闭包实现的例子，在开题之时就说过，闭包并不是必不可少的东西，即使没有闭包，功能依然可以实现。依然是有逻辑的讲下最终代码的实现，步骤如下：

1. 定义walk函数，将每次的间隔距离传入到其中，每次进行相加看结果

讲解：定义初始变量 - 长安街的距离，再定义一个walk走路的函数，将每次中途的距离传入此函数中，在其中计算每次相加的距离，将结果返回，如下：

这样写的最终结果，只是打印出了每次中间的距离，比如100，就是长安到泰州的距离，200里是泰州到兰州的距离，而不应该是长安到兰州的总距离。所以这样写是不对的，继续看步骤2。

乍一看这段思维逻辑是没有任何问题的，但是若是执行时，就会像下图一样报错：

错误信息是：本地变量 ChangAn_distance 在引用之前没有被定义。有人可能会想到上节中说到的，函数内部找不到变量，会向外层寻找，外层不是已经初始化了吗？怎么还会报错呢！实际上是因为此行代码受到了赋值变量的影响，也就是16行写到的代码，可以看步骤1中，若将16行代码抹掉，是不会报错的。在Python中，16行代码的左侧变量 ChangAn_distance ，解释器一旦发现它在左侧，说明在局部的函数中就认为是对其进行初始化了，但是在walk函数中并没有对其进行初始化，所以报错了。

通过global关键词，可以将变量定义为全局的变量，此时在进行调用就不会出现步骤2中的错误了，如下：

这个答案正是程序的正确答案！唐僧感到欣慰啊........

前面又铺垫了这么多，现在让我们来用闭包实现一下唐僧取经的例子！依然是分为几个步骤，如下：

1. 定义闭包函数，外层函数假设是骑马，内层函数是走路

西天取经之路，大部分时间唐僧是骑马行进的，这样一来，马可以作为一个代步工具来使用，当没有马的时候，只好自己走路咯。所以定义外层函数为骑马，内层函数为走路：

通过白龙马这层代步工具，我们可以在起始的时候，将起始距离（ChangAn_distance）传入到骑马函数（ride_horse）里，使用闭包的特性，在调用外层函数时，将内层的walk函数返回从而得到w，调用w将中途距离（100，200，300）传入，最后输出打印！walk函数中的计算逻辑是和非闭包一样的，看懂了非闭包后，看这个也是一样的，于是运行如下：

只需使用 nonlocal 定义变量，方可告知Python此变量并不是本地变量即可。

有人可能会有疑问，这写法是闭包吗？结合上节课说到的，不是要有个环境变量与内部函数组成封闭在一起使用吗！想到这里的同学，说明动脑思考了哟！没错，在这个例子中，作为环境变量而言的其实是外部函数（ride_horse）中的形参，也就是init_distance！来验证下呗：

关于闭包与非闭包的区别，一张图醒目：

闭包之后是不会对全局变量的值进行修改的！而非闭包内部计算时影响了外部全局的变量！

来看一到比较基础的，跟闭包相关的面试题：

思考一下，最终会输出什么呢？如下：

想一休哥一样思考吧.......不解释原因了！论动手实践的重要性！

终于写完了闭包，写完之后的感想就一个，真TMD难写！！！自己说过的话，哭着也要完成。总之大家要是想明白闭包是个怎么样的概念以及其自身是怎么样的一个存在，还是自己动手多多实践下，实践出真理啊！闭包算是比较难的一个概念了，因为其本身就是很抽象的存在！反正笔者是逼着自己完成的闭包篇，中途是真的想放弃，不太想写了.....坚挺之后，收获最大的还是自己！对这种“函数式编程”有了更深一步了解....

立个flag，2月底之前完成所有Python小课堂！！！！！！

有想交流python的同学，欢迎关注公号：migezatan(咪哥杂谈).

函数:可重用的程序代码块。

函数的作用:不仅可以实现代码的复用，更能实现代码的一致性。一致性指的是，只要修改函数的代码，则所有调用该函数的地方都能得到体现。

在编写函数时，函数体中的代码写法和之前学习的内容基本一致，只是对代码实现了封装，并增加了函数调用、传递参数、返回计算结果等内容。为了更容易理解，也将深入内存底层进行分析。

（1）一个程序由一个个任务组成；函数就是代表一个任务或者一个功能。

（2）函数是代码复用的通用机制。

之前学习中使用的 str()、list()、len()等这些都是内置函数，可以拿来直接使用。

通过 import 语句导入库，然后使用其中定义的函数

Python 社区也提供了很多高质量的库。下载安装这些库后，也是通过 import 语句导

入，然后可以使用这些第三方库的函数

用户自己定义的函数，显然也是开发中适应用户自身需求定义的函数。

Python 中，定义函数的语法如下：

（1）使用 def 定义函数，然后就是一个空格和函数名称

Python 执行 def 时，会创建一个函数对象，并绑定到函数名变量上。

• 圆括号内是形式参数列表，有多个参数则使用逗号隔开
• 形式参数不需要声明类型，也不需要指定函数返回值类型
• 无参数，也必须保留空的圆括号
• 实参列表必须与形参列表一 一对应

• 如果函数体中包含 return 语句，则结束函数执行并返回值；
• 如果函数体中不包含 return 语句，则返回 None 值。

（4）调用函数之前，必须要先定义函数，即先调用 def 创建函数对象

• 内置函数对象会自动创建
• 标准库和第三方库函数，通过 import 导入模块时，会执行模块中的 def 语句

【操作】定义一个函数，实现两个数的比较，并返回较大的值。

代码中的 printMax 函数中，在定义时写的 printMax(a,b)。a 和 b 称为“形式参数”，简称“形参”。也就是说，形式参数是在定义函数时使用的。 形式参数的命名只要符合“标识符”命名规则即可。

在调用函数时，传递的参数称为“实际参数”，简称“实参”。代码中printMax(10,20)，10 和 20 就是实际参数。

3、文档字符串(函数的注释)

程序的可读性最重要，一般建议在函数体开始的部分附上函数定义说明，这就是“文档字符

串”，也称为“函数的注释”。通过三个单引号或三个双引号来实现，中间可以加入多行文字进行说明。

【操作】测试文档字符串的使用

通过调用 help(函数名.__doc__)可以打印输出函数的文档字符串。执行结果如下：

（1）如果函数体中包含 return 语句，则结束函数执行并返回值；

（2）如果函数体中不包含 return 语句，则返回 None 值。

（3）要返回多个返回值，使用列表、元组、字典、集合将多个值“存起来”即可。

【操作】定义一个打印 n 个星号的无返回值的函数

【操作】定义一个返回两个数平均值的函数

三、函数也是对象，内存底层分析

Python 中，“一切都是对象”。实际上，执行 def 定义函数后，系统就创建了相应的函数对象。执行如下程序，然后进行内存底层的分析：

上面代码执行 def 时，系统中会创建函数对象，并通过 print_star 这个变量进行引用：

显然，可以看出变量 c 和 print_star 都是指向了同一个函数对象。因此，执行 c(3)和执行 print_star(3)的效果是完全一致的。 Python 中，圆括号意味着调用函数。在没有圆括号的情况下，Python 会把函数当做普通对象。

与此核心原理类似，也可以做如下操作：

了同一个内置函数对象。

四、变量的作用域( 全局变量和局部变量)

变量起作用的范围称为变量的作用域，不同作用域内同名变量之间互不影响。变量分为：全局变量、局部变量。

• 在函数和类定义之外声明的变量。作用域为定义的模块，从定义位置开始直到模块结束。
• 全局变量降低了函数的通用性和可读性。应尽量避免全局变量的使用。
• 全局变量一般做常量使用。
• 函数内要改变全局变量的值，使用 global 声明一下

• 在函数体中（包含形式参数）声明的变量。
• 局部变量的引用比全局变量快，优先考虑使用。
• 如果局部变量和全局变量同名，则在函数内隐藏全局变量，只使用同名的局部变量

【操作】全局变量的作用域测试

【操作】全局变量和局部变量同名测试

【操作】 输出局部变量和全局变量

3、局部变量和全局变量效率测试

局部变量的查询和访问速度比全局变量快，优先考虑使用，尤其是在循环的时候。

在特别强调效率的地方或者循环次数较多的地方，可以通过将全局变量转为局部变量提高运行速度。

【操作】测试局部变量和全局变量效率

函数的参数传递本质上就是：从实参到形参的赋值操作。

Python 中“一切皆对象”，所有的赋值操作都是“引用的赋值”。所以，Python 中参数的传递都是“引用传递”，不是“值传递”。具体操作时分为两类：

• 对“可变对象”进行“写操作”，直接作用于原对象本身。
• 对“不可变对象”进行“写操作”，会产生一个新的“对象空间”，并用新的值填充这块空间。（起到其他语言的“值传递”效果，但不是“值传递”）

可变对象有：字典、列表、集合、自定义的对象等

不可变对象有：数字、字符串、元组、function 等

1、传递可变对象的引用

传递参数是可变对象（例如：列表、字典、自定义的其他可变对象等），实际传递的还是对

象的引用。在函数体中不创建新的对象拷贝，而是可以直接修改所传递的对象。

【操作】参数传递：传递可变对象的引用

2、传递不可变对象的引用

传递参数是不可变对象（例如：int、float、字符串、元组、布尔值），实际传递的还是对象的引用。在”赋值操作”时，由于不可变对象无法修改，系统会新创建一个对象。

【操作】参数传递：传递不可变对象的引用

显然，通过 id 值可以看到 n 和 a 一开始是同一个对象。给 n 赋值后，n 是新的对象。

为了更深入的了解参数传递的底层原理，需要分析一下“浅拷贝和深拷贝”。可使用内置函数：copy(浅拷贝)、deepcopy(深拷贝)。

浅拷贝：不拷贝子对象的内容，只是拷贝子对象的引用。

深拷贝：会连子对象的内存也全部拷贝一份，对子对象的修改不会影响源对象

【操作】测试浅拷贝和深拷贝

4、传递不可变对象包含的子对象是可变的情况

传递不可变对象时。不可变对象里面包含的子对象是可变的。则函数内修改了这个可变对象，源对象也发生了变化。

函数调用时，实参默认按位置顺序传递，需要个数和形参匹配。按位置传递的参数，称为：“位置参数”。

可以为某些参数设置默认值，这样这些参数在传递时就是可选的。称为“默认值参数”。默认值参数放到位置参数后面。

【操作】测试默认值参数

可以按照形参的名称传递参数，称为“命名参数”，也称“关键字参数”。

可变参数指的是“可变数量的参数”。分两种情况：

• *param（一个星号），将多个参数收集到一个“元组”对象中。
• **param（两个星号），将多个参数收集到一个“字典”对象中。

【操作】测试可变参数处理（元组、字典两种方式）

在带星号的“可变参数”后面增加新的参数，必须在调用的时候“强制命名参数”。

【操作】强制命名参数的使用

1、lambda 表达式和匿名函数

lambda 表达式可以用来声明匿名函数。

lambda 函数是一种简单的、在同一行中定义函数的方法。lambda 函数实际生成了一个函数对象。

lambda 表达式只允许包含一个表达式，不能包含复杂语句，该表达式的计算结果就是函数的返回值。

lambda 表达式的基本语法如下：

运算结果是：表达式的运算结果。

【操作】lambda 表达式使用

功能：将字符串 str 当成有效的表达式来求值并返回计算结果。

locals：可选。任意映射对象

【操作】测试 eval()函数

eval 函数会将字符串当做语句来执行，因此会被注入安全隐患。因此，使用时候要慎重！！！

递归函数指的是：自己调用自己的函数，在函数体内部直接或间接的自己调用自己。递归类似于中学数学中的“数学归纳法”。 每个递归函数必须包含两个部分：

表示递归什么时候结束。一般用于返回值，不再调用自己。

把第 n 步的值和第 n-1 步相关联。

递归函数由于会创建大量的函数对象、过量的消耗内存和运算能力。在处理大量数据时，谨慎使用。

【操作】 使用递归函数计算阶乘(factorial)

4、嵌套函数(内部函数)

嵌套函数：在函数内部定义的函数

上面程序中，f2()就是定义在 f1 函数内部的函数。f2()的定义和调用都在 f1()函数内部。

一般在以下情况下使用嵌套函数：

（1） 封装 - 数据隐藏

外部无法访问“嵌套函数”。

嵌套函数，可以避免在函数内部重复代码。

【操作】使用嵌套函数避免重复代码

nonlocal 用来声明外层的局部变量。

global 用来声明全局变量。

【操作】使用 nonlocal 声明外层局部变量

Python 在查找“名称”时，是按照 LEGB 规则查找的：

• Local 指的就是函数或者类的方法内部
• Enclosed 指的是嵌套函数（一个函数包裹另一个函数，闭包）
• Global 指的是模块中的全局变量

如果某个 name 映射在局部(local)命名空间中没有找到，接下来就会在闭包作用域(enclosed)进行搜索，如果闭包作用域也没有找到，Python 就会到全局(global)命名空间中进行查找，最后会在内建(built-in)命名空间搜索 （如果一个名称在所有命名空间中都没有找到，就会产生一个 NameError）。

【操作】测试 LEGB

依次将几个 str 注释掉，观察控制台打印的内容，体会 LEBG 的搜索顺序。

由于账户到期或未成为会员，此博客已被关闭！

请移步 访问其他精彩内容。

如果你是此博客的主人(zhidaodaan1)，请及时联系我们充值