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大家好，我是安果！

本文以內(nèi)部函數(shù)為主線，深入講解內(nèi)部函數(shù)和閉包的應(yīng)用場景和原理，學(xué)會后你的 Python 水平會再上一個臺階，對工作面試或?qū)崙?zhàn)應(yīng)用都會很有幫助

本文包括：

1. 函數(shù)是一等公民
2. 內(nèi)部函數(shù)定義
3. 閉包和 nonlocal 關(guān)鍵詞
4. 應(yīng)用場景 - 封裝
5. 應(yīng)用場景 - 函數(shù)生成器
6. 函應(yīng)用場景 - 裝飾器
7. 閉包實現(xiàn)原理

函數(shù)是一等公民

Python 是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，對象是 Python 的一等公民，我們常用的字符串str，整數(shù) int，和其他變量都是對象

函數(shù)也是對象，所以也是一等公民，這就意味著它和變量一樣

1. 可以作為參數(shù)被傳遞
2. 可以在函數(shù)內(nèi)部定義
3. 可以作為函數(shù)返回值
4. 函數(shù)可以賦值給變量
   

執(zhí)行結(jié)果：

<function say_hello at 0x7ff3d35b9160>
hello
hello
hello

內(nèi)部函數(shù)

把函數(shù)的內(nèi)部定義函數(shù)，就是內(nèi)部函數(shù)（有點像廢話，但就那么個意思）

注意： 調(diào)用的時候加小括號inner()，作為參數(shù)或者返回值的時候不加小括號inner，是引用這個函數(shù)對象

執(zhí)行結(jié)果：

我是外部函數(shù)
調(diào)用內(nèi)部函數(shù)
我是outter的內(nèi)部函數(shù)
我再次調(diào)用內(nèi)部函數(shù)，自己家的想用就用，隨時用
我是outter的內(nèi)部函數(shù)
還可以返回給大家共用
在外部調(diào)用內(nèi)部函數(shù)
我是outter的內(nèi)部函數(shù)

閉包

如果內(nèi)部函數(shù)只是把函數(shù)定義在函數(shù)的內(nèi)部，那就沒有多大意思了，它還有一個很大的特點，正因為這個特點，它才被稱為：閉包 clsure

學(xué)過 JavaScript 的非小白同學(xué)可能會對這個概念很熟悉

內(nèi)部函數(shù)還有一個很重要的特性：

1. 可以訪問它所屬的外部函數(shù)的局部變量，這些變量被稱為 nonlocal，或者enclosing 變量
2. 可以攜帶這些 nonlocal 變量，讓它們不會被回收

所以說 Python 中的閉包就是內(nèi)部函數(shù)，準確點說，它是使用了 nonlocal 變量的內(nèi)部函數(shù)

運行結(jié)果：

我創(chuàng)建了房間號：52
上廁所
我是52的內(nèi)部廁所
我再次上廁所，自己家的想用就用，隨時用
我是52的內(nèi)部廁所
還可以共享給大家共用
在外部使用內(nèi)部廁所
我是52的內(nèi)部廁所
在外部再次使用內(nèi)部廁所
我是52的內(nèi)部廁所

• 在調(diào)用一個 create_room 的時候臨時生成了房間號，一個局部變量 room_no
• 在內(nèi)部函數(shù) toilet 中可以直接訪問外部函數(shù)的局部變量，這是內(nèi)部函數(shù)的特性。
• 局部變量 room_no 本來在函數(shù)執(zhí)行完就釋放的，但由于內(nèi)部函數(shù) toilet 引用了它就不會被釋放了，在外部調(diào)用的時候仍然可以引用到，如此就形成了閉包

說的這么玄乎，其實就是內(nèi)部函數(shù)使用了外部函數(shù)的局部變量，所以局部變量被內(nèi)部函數(shù)給封存了，也就不會釋放了

nonlocal關(guān)鍵詞

內(nèi)部函數(shù)也可以改寫外部函數(shù)的變量值，但需要使用 nonlocal 關(guān)鍵詞聲明這是外部的變量。

回憶一下：函數(shù)內(nèi)部修改全局變量，需要使用 global 關(guān)鍵詞

使用 nonlocal 在內(nèi)部函數(shù)改變外部變量 room_no 的值，所以每次上廁所，都會改變房間號：

我創(chuàng)建了房間號：39
上廁所
我是43的內(nèi)部廁所
房間號：43
我再次上廁所，自己家的想用就用，隨時用
我是66的內(nèi)部廁所
房間號：66
還可以共享給大家共用
在外部使用內(nèi)部廁所
我是52的內(nèi)部廁所
在外部再次使用內(nèi)部廁所
我是29的內(nèi)部廁所

其實內(nèi)部函數(shù)就這么點東西了（后面再說它的實現(xiàn)原理），現(xiàn)在來看到底有什么實實在在的用處。

下面來說 3 個應(yīng)用場景：

應(yīng)用場景1 - 封裝

寫在內(nèi)部是因為只有在內(nèi)部才有用，外部根本不需要，也不想讓他們使用，就像上面的內(nèi)部廁所的例子，實際上是不可能在外面使用的，這種場景叫做 封裝

• 上廁所是 create_room 所獨有的配方，不希望外面使用
• 上廁所的過程獨有配方是比較復(fù)雜的，有必要封裝到函數(shù)內(nèi)，否則每次上廁所都要重復(fù)這些代碼

再總結(jié)一下：

1. 封裝一方面不希望對外暴露函數(shù)
2. 也為了方便內(nèi)部的重用

應(yīng)用場景2 - 函數(shù)生成器

內(nèi)部函數(shù)可以方便的生成新的函數(shù)，看這個例子：

def team_maker(type, level, temperature):
    '''
    type: 品種，如綠茶，紅茶
    level: 等級，特級，一級，二級
    temper: 溫度
    '''
    def tea(water):
        print('正在沏茶中')
        print(f'{type},{level}, {temperature}')
        print(f'{water}毫升給您沖好了')
    return tea


#創(chuàng)建符合我口味的沏茶函數(shù)
mytea = team_maker('綠茶', '特級', '66.6')
#創(chuàng)建符合她口味的沏茶函數(shù)
herteam = team_maker('紅茶', '一級', '88.8')

print('我們來一杯')
mytea(500)
herteam(300)
print('多喝點')
mytea(800)
herteam(600)
print('完了，我喝醉了...，因為有她')

• 沏茶需要傳入多個參數(shù)，有點麻煩，而每個人的口味相對比較固定
• 我們用內(nèi)部函數(shù)創(chuàng)建了一個符合我口味的沏茶函數(shù)，以后調(diào)用這個函數(shù)就行了，我也給她創(chuàng)建了一個符合她口味的沏茶函數(shù)

運行結(jié)果：

應(yīng)用場景3 - 裝飾器

裝飾器，對 Python 至關(guān)重要，它也是內(nèi)部函數(shù)的主要使用場景

閉包實現(xiàn)原理

閉包攜帶了外部函數(shù)的變量，所以可以訪問這些變量，而這些變量也不會被釋放

具體是怎么實現(xiàn)的呢？答案就 1 個字：__closure__屬性

Python 給內(nèi)部函數(shù)添加了這個屬性來攜帶內(nèi)部函數(shù)用到的外部函數(shù)中的變量

import random


def create_room():
    room_no = random.randint(1, 100)
    print(f'我創(chuàng)建了房間號：{room_no}')

    def toilet():
        print(f'我是{room_no}的內(nèi)部廁所')
    return toilet


print('調(diào)用外部函數(shù)')
toilet = create_room()

print('打印一下toilet函數(shù)的變量，其中有一個是__closure__')
print(dir(toilet))
print('__closure__是一個包含它攜帶的變量的元組')
print(toilet.__closure__)
print('__closure__元組里是cell，通過cell_contents可以訪問所攜帶的變量值')
print(toilet.__closure__[0].cell_contents)

執(zhí)行結(jié)果：

最后

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