Python函數(shù)編程——閉包和裝飾器

一、閉包

關(guān)于閉包，即函數(shù)定義和函數(shù)表達式位于另一個函數(shù)的函數(shù)體內(nèi)(嵌套函數(shù))。而且，這些內(nèi)部函數(shù)可以訪問它們所在的外部函數(shù)中聲明的所有局部變量、參數(shù)。當其中一個這樣的內(nèi)部函數(shù)在包含它們的外部函數(shù)之外被調(diào)用時，就會形成閉包。也就是說，內(nèi)部函數(shù)會在外部函數(shù)返回后被執(zhí)行。而當這個內(nèi)部函數(shù)執(zhí)行時，它仍然必需訪問其外部函數(shù)的局部變量、參數(shù)以及其他內(nèi)部函數(shù)。這些局部變量、參數(shù)和函數(shù)聲明（最初時）的值是外部函數(shù)返回時的值，但也會受到內(nèi)部函數(shù)的影響。

          
            def outer():
    name = 'alex'
    def inner():
        print("在inner里打印外層函數(shù)的變量",name)
    return inner # 注意這里只是返回inner的內(nèi)存地址，并未執(zhí)行
f = outer() # .inner at 0x1027621e0> 
f()  # 相當于執(zhí)行的是inner()
          
        

注意此時outer已經(jīng)執(zhí)行完畢，正常情況下outer里的內(nèi)存都已經(jīng)釋放了，但此時由于閉包的存在，我們卻還可以調(diào)用inner, 并且inner內(nèi)部還調(diào)用了上一層outer里的name變量。這種粘粘糊糊的現(xiàn)象就是閉包。

閉包的意義： 返回的函數(shù)對象，不僅僅是一個函數(shù)對象，在該函數(shù)外還包裹了一層作用域，這使得，該函數(shù)無論在何處調(diào)用，優(yōu)先使用自己外層包裹的作用域。

閉包在哪會用？ 請往下看。

二、裝飾器

請看完下面這個故事！！！！

你是一家視頻網(wǎng)站的后端開發(fā)工程師，你們網(wǎng)站有以下幾個版塊。

          
            def home():
    print("---首頁----")
def america():
    print("----歐美專區(qū)----")
def japan():
    print("----日韓專區(qū)----")
def henan():
    print("----河南專區(qū)----")
          
        

視頻剛上線初期，為了吸引用戶，你們采取了免費政策，所有視頻免費觀看，迅速吸引了一大批用戶，免費一段時間后，每天巨大的帶寬費用公司承受不了了，所以準備對比較受歡迎的幾個版塊收費，其中包括“歐美” 和 “河南”專區(qū)，你拿到這個需求后，想了想，想收費得先讓其進行用戶認證，認證通過后，再判定這個用戶是否是VIP付費會員就可以了，是VIP就讓看，不是VIP就不讓看就行了唄。 你覺得這個需求很是簡單，因為要對多個版塊進行認證，那應(yīng)該把認證功能提取出來單獨寫個模塊，然后每個版塊里調(diào)用 就可以了，與是你輕輕的就實現(xiàn)了下面的功能 。

          
            account = {
    "is_authenticated":False,# 用戶登錄了就把這個改成True
    "username":"alex", # 假裝這是DB里存的用戶信息
    "password":"abc123" # 假裝這是DB里存的用戶信息
}
def login():
    if account["is_authenticated"] is False:
        username = input("user:")
        password = input("pasword:")
        if username == account["username"] and password == account["password"]:
            print("welcome login....")
            account["is_authenticated"] = True
        else:
            print("wrong username or password!")
    else:
        print("用戶已登錄，驗證通過...")
def home():
    print("---首頁----")
def america():
    login()  # 執(zhí)行前加上驗證
    print("----歐美專區(qū)----")
def japan():
    print("----日韓專區(qū)----")
def henan():
    login()  # 執(zhí)行前加上驗證
    print("----河南專區(qū)----")
home()
america()
henan()
          
        

此時你信心滿滿的把這個代碼提交給你的TEAM LEADER審核，沒成想，沒過5分鐘，代碼就被打回來了， TEAM LEADER給你反饋是，我現(xiàn)在有很多模塊需要加認證模塊，你的代碼雖然實現(xiàn)了功能，但是需要更改要加認證的各個模塊的源代碼，這直接違反了軟件開發(fā)中的一個原則“開放-封閉”原則，簡單來說，它規(guī)定已經(jīng)實現(xiàn)的功能代碼不應(yīng)該被修改，但可以被擴展，即：

• 封閉：已實現(xiàn)的功能代碼塊不應(yīng)該被修改
• 開放：對現(xiàn)有功能的擴展開放

這個原則你還是第一次聽說，我擦，再次感受了自己這個野生程序員與正規(guī)軍的差距，BUT ANYWAY,老大要求的這個怎么實現(xiàn)呢？如何在不改原有功能代碼的情況下加上認證功能呢？你一時想不出思路，只好帶著這個問題回家繼續(xù)憋，媳婦不在家，去隔壁老王家串門了，你正好落的清靜，一不小心就想到了解決方案，不改源代碼可以呀。 你師從沙河金角大王時，記得他教過你，高階函數(shù)，就是把一個函數(shù)當做一個參數(shù)傳給另外一個函數(shù)，當時大王說，有一天，你會用到它的，沒想到這時這個知識點突然從腦子里蹦出來了，我只需要寫個認證方法，每次調(diào)用 需要驗證的功能 時，直接 把這個功能 的函數(shù)名當做一個參數(shù) 傳給 我的驗證模塊不就行了么，哈哈，機智如我，如是你啪啪啪改寫了之前的代碼。

          
            account = {
    "is_authenticated":False,# 用戶登錄了就把這個改成True
    "username":"alex", # 假裝這是DB里存的用戶信息
    "password":"abc123" # 假裝這是DB里存的用戶信息
}
def login(func):
    if account["is_authenticated"] is False:
        username = input("user:")
        password = input("pasword:")
        if username == account["username"] and password == account["password"]:
            print("welcome login....")
            account["is_authenticated"] = True
        else:
            print("wrong username or password!")
    if account["is_authenticated"] is True:  # 主要改了這
        func() # 認證成功了就執(zhí)行傳入進來的函數(shù)
def home():
    print("---首頁----")
def america():
    print("----歐美專區(qū)----")
def japan():
    print("----日韓專區(qū)----")
def henan():
    print("----河南專區(qū)----")
home()
login(america) # 需要驗證就調(diào)用 login，把需要驗證的功能 當做一個參數(shù)傳給login
login(henan)
          
        

你很開心，終于實現(xiàn)了老板的要求，不改變原功能代碼的前提下，給功能加上了驗證，此時，媳婦回來了，后面還跟著老王，你兩家關(guān)系非常好，老王經(jīng)常來串門，老王也是碼農(nóng)，你跟他分享了你寫的代碼，興奮的等他看完 夸獎你NB,沒成想，老王看后，并沒有夸你，抱起你的兒子，笑笑說，你這個代碼還是改改吧， 要不然會被開除的，WHAT? 會開除，明明實現(xiàn)了功能 呀， 老王講，沒錯，功能是實現(xiàn)了，但是你又犯了一個大忌，什么大忌？ 你改變了調(diào)用方式呀， 想一想，現(xiàn)在沒每個需要認證的模塊，都必須調(diào)用你的login()方法，并把自己的函數(shù)名傳給你，人家之前可不是這么調(diào)用的， 試想，如果有100個模塊需要認證，那這100個模塊都得更改調(diào)用方式，這么多模塊肯定不止是一個人寫的，讓每個人再去修改調(diào)用方式 才能加上認證，你會被罵死的。。。。 你覺得老王說的對，但問題是，如何即不改變原功能代碼，又不改變原有調(diào)用方式，還能加上認證呢？ 你苦思了一會，還是想不出，老王在逗你的兒子玩，你說，老王呀，快給我點思路 ，實在想不出來，老王背對著你問，

老王：學過匿名函數(shù)沒有？

你：學過學過，就是lambda嘛

老王：那lambda與正常函數(shù)的區(qū)別是什么？

你：最直接的區(qū)別是，正常函數(shù)定義時需要寫名字，但lambda不需要

老王：沒錯，那lambda定好后，為了多次調(diào)用 ，可否也給它命個名？

你：可以呀，可以寫成plus = lambda x:x+1類似這樣，以后再調(diào)用plus就可以了，但這樣不就失去了lambda的意義了，明明人家叫匿名函數(shù)呀，你起了名字有什么用呢？

老王：我不是要跟你討論它的意義 ，我想通過這個讓你明白一個事實

老王邊說著，邊拿起你兒子的畫板，在上面寫了以下代碼：

          
            def plus(n):
    return n+1
plus2 = lambda x:x+1
          
        

老王： 上面這兩種寫法是不是代表 同樣的意思？

你：是的

老王：我給lambda x:x+1 起了個名字叫plus2，是不是相當于def plus2(x) ?

你：我擦，你別說，還真是，但老王呀，你想說明什么呢？

老王： 沒啥，只想告訴你，給函數(shù)賦值變量名就像def func_name　是一樣的效果，如下面的plus(n)函數(shù)，你調(diào)用時可以用plus名，還可以再起個其它名字，如

          
            calc = plus
calc(n)
          
        

你明白我想傳達什么意思了么？

你：。。。。。。。。。。。這。。。。。。嗯 。。。。。不太。。。。明白 。。

老王：。。。。這。。。。。呵呵。。。。。。好吧。。。。，那我在給你點一下，你之前寫的下面這段調(diào)用認證的代碼

          
            home()
login(america) #需要驗證就調(diào)用 login，把需要驗證的功能 當做一個參數(shù)傳給login
# home()
# america()
login(henan)
          
        

老王：你之所以改變了調(diào)用方式，是因為用戶每次調(diào)用時需要執(zhí)行l(wèi)ogin(henan)，類似的。其實稍一改就可以了呀

          
            home()
america = login(america)
henan = login(henan)
          
        

老王：這樣以后其它人調(diào)用henan時，其實相當于調(diào)用了login(henan), 通過login里的驗證后，就會自動調(diào)用henan功能。

你：我擦，還真是唉。。。，老王，還是你nb。。。不過，等等， 我這樣寫了好，那用戶調(diào)用時，應(yīng)該是下面這個樣子

          
            home()
america = login(america) #你在這里相當于把america這個函數(shù)替換了
henan = login(henan)
#那用戶調(diào)用時依然寫
america()
          
        

但問題在于，還不等用戶調(diào)用 ，你的america = login(america)就會先自己把america執(zhí)行了呀。。。。，你應(yīng)該等我用戶調(diào)用的時候再執(zhí)行才對呀，不信我試給你看。。。

老王：哈哈，你說的沒錯，這樣搞會出現(xiàn)這個問題，但你想想有沒有解決辦法呢？

你：我擦，你指的思路呀，大哥。。。我哪知道下一步怎么走。。。

老王：算了，估計你也想不出來。。。 學過嵌套函數(shù)沒有？

你：yes,然后呢？

老王：想實現(xiàn)一開始你寫的america = login(america)不觸發(fā)你真正的america函數(shù)的執(zhí)行，只需要在這個login里面再定義一層函數(shù)，第一次調(diào)用america = login(america)只調(diào)用到外層login，這個login雖然會執(zhí)行，但不會觸發(fā)認證了，因為認證的所有代碼被封裝在login里層的新定義 的函數(shù)里了，login只返回 里層函數(shù)的函數(shù)名，這樣下次再執(zhí)行america()時， 就會調(diào)用里層函數(shù)啦。。。

你：。。。。。。什么？ 什么個意思，我蒙逼了。。。

老王：還是給你看代碼吧。。

          
            account = {
    "is_authenticated":False,# 用戶登錄了就把這個改成True
    "username":"alex", # 假裝這是DB里存的用戶信息
    "password":"abc123" # 假裝這是DB里存的用戶信息
}
def login(func):
    def inner(): # 再定義一層函數(shù)
        if account["is_authenticated"] is False:
            username = input("user:")
            password = input("pasword:")
            if username == account["username"] and password == account["password"]:
                print("welcome login....")
                account["is_authenticated"] = True
            else:
                print("wrong username or password!")
        if account["is_authenticated"] is True:
            func()
    return inner  # 注意這里只返回inner的內(nèi)存地址，不執(zhí)行
def home():
    print("---首頁----")
def america():
    print("----歐美專區(qū)----")
def japan():
    print("----日韓專區(qū)----")
def henan():
    print("----河南專區(qū)----")
home()
america = login(america) # 這次執(zhí)行l(wèi)ogin返回的是inner的內(nèi)存地址 .inner at 0x101762840>
henan = login(henan)  # .inner at 0x102562840>
america()  # 相當于執(zhí)行inner()
henan()
          
        

此時你仔細著了老王寫的代碼　，感覺老王真不是一般人呀，連這種奇淫巧技都能想出來。。。，心中默默感謝上天賜你一個大牛鄰居。

你: 老王呀，你這個姿勢很nb呀，你獨創(chuàng)的？ 此時你媳婦噗嗤的笑出聲來，你也不知道 她笑個球。。。

老王：呵呵， 這不是我獨創(chuàng)的呀當然 ，這是開發(fā)中一個常用的玩法，叫語法糖，官方名稱“裝飾器”，其實上面的寫法，還可以更簡單 可以把下面代碼去掉

          
            america = login(america) # 這次執(zhí)行l(wèi)ogin返回的是inner的內(nèi)存地址
henan = login(henan)  # .inner at 0x102562840>
          
        

只在你要裝飾的函數(shù)上面加上下面代碼

          
            @login
def america():
    print("----歐美專區(qū)----")
def japan():
    print("----日韓專區(qū)----")
@login
def henan():
    print("----河南專區(qū)----")
          
        

效果是一樣的。

你開心的玩著老王教你的新姿勢 ，玩著玩著就手賤給你的“河南專區(qū)”版塊 加了個參數(shù)，然后，結(jié)果出錯了。。

你：老王，老王，怎么傳個參數(shù)就不行了呢？

老王：那必然呀，你調(diào)用henan時，其實是相當于調(diào)用的login，你的henan第一次調(diào)用時henan = login(henan)， login就返回了inner的內(nèi)存地址，第2次用戶自己調(diào)用henan(5),實際上相當于調(diào)用的是inner,但你的inner定義時并沒有設(shè)置參數(shù)，但你給他傳了個參數(shù)，所以自然就報錯了呀

你：但是我的 版塊需要傳參數(shù)呀，你不讓我傳不行呀。。。

老王：沒說不讓你傳，稍做改動便可。。

老王：你再試試就好了 。

你： 果然好使，大神就是大神呀。 。。 不過，如果有多個參數(shù)呢？

老王：。。。。老弟，你不要什么都讓我教你吧，非固定參數(shù)你沒學過么？*args,**kwargs…

你：噢 。。。還能這么搞?,nb,我再試試。 你身陷這種新玩法中無法自拔，竟沒注意到老王已經(jīng)離開，你媳婦告訴你說為了不打擾你加班，今晚帶孩子去跟她姐妹住 ，你覺得媳婦真體貼，最終，你終于搞定了所有需求，完全遵循開放-封閉原則，最終代碼如下。

          
            account = {
    "is_authenticated":False,# 用戶登錄了就把這個改成True
    "username":"alex", # 假裝這是DB里存的用戶信息
    "password":"abc123" # 假裝這是DB里存的用戶信息
}
def login(func):
    def inner(*args,**kwargs): # 再定義一層函數(shù)
        if account["is_authenticated"] is False:
            username = input("user:")
            password = input("pasword:")
            if username == account["username"] and password == account["password"]:
                print("welcome login....")
                account["is_authenticated"] = True
            else:
                print("wrong username or password!")
        if account["is_authenticated"] is True:
            func(*args,**kwargs)
    return inner  # 注意這里只返回inner的內(nèi)存地址，不執(zhí)行
def home():
    print("---首頁----")
@login
def america():
    print("----歐美專區(qū)----")
def japan():
    print("----日韓專區(qū)----")
@login
def henan(vip_level):
    if vip_level < 3:
        print("----河南專區(qū)普通會員----")
    else:
        print("歡迎來到尊貴河南口音RMB玩家私密社區(qū)".center(50,"-"))
        print("再充值500就可以獲取演員微信號，幸福大門即將開啟".center(50," "))
# home()
# america = login(america) # 這次執(zhí)行l(wèi)ogin返回的是inner的內(nèi)存地址 .inner at 0x101762840>
# henan = login(henan)  # .inner at 0x102562840>
america()  # 相當于執(zhí)行inner()
henan(5)
          
        

此時，你已累的不行了，洗洗就抓緊睡了，半夜，上廁所，隱隱聽到隔壁老王家有微弱的女人的聲音傳來，你會心一笑，老王這家伙，不聲不響找了女朋友也不帶給我看看，改天一定要見下真人。。。。。你本想著給媳婦打個電話問問她到了閨蜜家沒有，想著想著竟然睡著了。。。

翌日，你精神抖擻到了公司，把代碼扔給leader, leader看完后，會心一笑，小伙子不錯，這才是專業(yè)的寫法嘛。