2.闭包和装饰器

闭包：https://zhuanlan.zhihu.com/p/93846887
装饰器：
https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017451662295584
https://www.cnblogs.com/yaoqingzhuan/p/10628592.html
python参考手册：相关章节

一.预备知识

1.作用域、内嵌函数、生命周期

python中的每个函数都是一个新的作用域，或者理解为命名空间
一般而言，函数中定义的变量、内嵌函数等，其生命周期即所在函数的作用域，当函数执行完毕后，函数内所定义变量、内嵌函数等都应该会消失。而在下一次调用时，又会被重新创建。

2.变量搜索

当在函数中访问一个新的变量时，python会在当前命名空间中寻找该变量是否存在。如果不存在则会从上一级命名空间中搜寻，直到顶层命名空间。比如：

image.png

但是在函数中对一个变量进行定义或者赋值时，python只会在当前命名空间中搜寻该变量，如果不存在，则会创建一个新的变量。如果上一级命名空间中存在同名的变量，那么上一级同名变量会在当前作用于中被覆盖。

image.png

二.闭包

1.定义
将组成函数的语句和这些语句执行环境打包在一起时，得到的对象称为闭包。

2.使用场景
函数在python中是第一类对象。也就是说可以把他们当作参数传递给其他函数、放在数据结构中、以及作为函数的返回结果等。(这些场景都会触发闭包)
把函数当作数据处理时，它将隐式地携带与定义该函数的周围环境相关的信息(该函数所需的所有信息)。

3.举例说明

• 示例1:闭包影响自由变量的绑定方式

# foo.py
x = 42
def callf(func):
  return func()

# 调用代码
import foo
x = 37
def helloworld():
  return "Hello world, x is %d" %x
fool.callf(helloworld)

输出结果：
Hello world, x is 37

• 示例2:闭包捕捉函数执行所需的整个环境

  
  image.png
  

  从作用域的角度：foo实际上是调用了内嵌函数inner(), 当执行到inner中的print(x)语句时，在inner()中没有搜寻到x，然后会在outer()命名空间中搜寻，找到x后进行打印。
  从生命周期的角度，foo的值为outer函数的返回值，当执行foo()时，outer函数已经执行完毕了，此时其作用于内定义的变量x也应该已经销毁，因此执行foo()时，当执行到print(x)时，应该会出错。但实际上并没有。
  这其实是python支持函数闭包的特性。

三.装饰器

闭包会捕捉内部的环境信息，因此还可以用于包装现有函数。

1.定义

装饰器是一个函数(也可以是类或者对象)，其主要用途是包装另一个函数或者类。这种包装的首要目的是光明睁大的修改或者增强被包装对象的行为。

2.分类

1.函数装饰器

根据装饰器本身是否接受参数，可以分为：带参数的装饰器和不带参数的装饰器
A.不带参数的装饰器：包装的函数func本身，作为装饰器的入参。

@trace
def square(x):
  return x*x

#其等价于：
def square(x):
  return x*x
square = trace(square)

# trace代码的实现如下
# 备注：内部函数callf作为返回值，是一个闭包
def trace(func):
  def callf(*args, **kwargs):
    debug_log.write('calling args:%s' % args)
    r = func(*args, **kwargs)
    debug_log.write('%s returned' % r)
    return r
  return callf

B.带参数的装饰器(多一层对装饰器参数的处理)
首先：参数param作为装饰器的入参，返回第一层函数：W。(第一层：对装饰器本身参数的处理)
然后：将包装的函数func本身，作为W的入参，传递执行。(第二层：对包装函数的处理，不带参数的装饰器，只有该层)

# 装饰器带参数的版本：
def log(text):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kw):
            print('%s %s():' % (text, func.__name__))
            return func(*args, **kw)
        return wrapper
    return decorator

# 其含义是：
now = log('execute')(now)

# 装饰器本身不带参数的版本：
def log(func):
    def wrapper(*args, **kw):
        print('call %s():' % func.__name__)
        return func(*args, **kw)
    return wrapper
# 其含义是：
now = log(now)

2.使用类作为装饰器

类也可以作为装饰器。

image.png

3.使用对象作为装饰器

根据装饰器的语法，对象也可以作为装饰器。使用对象装饰器有时候会更加灵活，例如能够方便的定制和添加参数。

image.png

4.装饰器装饰类

接受类作为输入，并返回类作为输出

image.png

备注：
由此可见，@本身是一个python的语法糖。它只是按照固定格式进行展开，展开后只要符合python语法，不论是：类、对象、函数等，都允许灵活的搭配使用。