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:

  1. 外函数中定义了一个内函数
  2. 内函数用了外函数的变量
  3. 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.

  1. 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
  2. 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
  3. 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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