Python函数，变量，闭包

Python中函数可以设定默认值。
Python是dynamically typed的，可以接收任何数据类型，函数的参数也是，不用考虑输入的数据类型，而是将其交给具体的代码去判断执行，但是缺点是，必须在函数的开头加上数据的类型检查。

函数的嵌套

Python的函数支持嵌套

def f1():
    print('hello')
    def f2():
        print('world')
    f2()
f1()
 
# 输出
hello
world

函数嵌套的作用：

• 能够保证内部函数的隐私，内部函数只能被外部函数访问，不会暴露全局作用域。比如一些隐私数据，数据库的用户名和密码等。

def connect_DB():
    def get_DB_configuration():
        ...
        return host, username, password
    conn = connector.connect(get_DB_configuration())
    return conn

• 合理的使用函数嵌套，能够提高程序的运行效率，可以看下递归的python代码，求一个数的阶乘：

def factorial(input):
    # validation check
    if not isinstance(input, int):
        raise Exception('input must be an integer.')
    if input < 0:
        raise Exception('input must be greater or equal to 0' )
    ...
 
    def inner_factorial(input):
        if input <= 1:
            return 1
        return input * inner_factorial(input-1)
    return inner_factorial(input)
 
 
print(factorial(5))

使用函数嵌套，输入是否合法的检查就只需要一次，如果不使用函数嵌套，就需要在inner_factorial中继续做参数检查

变量

• 注意：函数内部不能随意改变全局变量的值

MIN_VALUE = 1
MAX_VALUE = 10
def validation_check(value):
    ...
    MIN_VALUE += 1
    ...
validation_check(5)

MIN_VALUE和MAX_VALUE都是全局变量，这样会报错

UnboundLocalError: local variable 'MIN_VALUE' referenced before assignment

因为，Python的解释器会 默认函数内部的变量 是局部变量，但是发现局部变量MIN_VALUE并没有声明，所以无法执行相关操作。如果一定要在函数内部改变全局变量的值，必须加上 global 声明：

MIN_VALUE = 1
MAX_VALUE = 10
def validation_check(value):
    global MIN_VALUE
    ...
    MIN_VALUE += 1
    ...
validation_check(5)

如果遇到函数内部局部变量和全局变量同名的情况，在函数内部，局部变量会覆盖全局的变量。

• 嵌套函数，内部函数可以访问外部函数定义的变量，但是无法修改，若要修改，必须加上 nonlocal 这个关键字

def outer():
    x = "local"
    def inner():
        nonlocal x # nonlocal 关键字表示这里的 x 就是外部函数 outer 定义的变量 x
        x = 'nonlocal'
        print("inner:", x)
    inner()
    print("outer:", x)
outer()
# 输出
inner: nonlocal
outer: nonlocal

闭包(closure)

闭包和嵌套函数类似，只是闭包外部函数的返回值是内部函数

def nth_power(exponent):
    def exponent_of(base):
        return base ** exponent

    return exponent_of  # 返回值是 exponent_of 函数


square = nth_power(2)  # 计算一个数的平方
cube = nth_power(3)  # 计算一个数的立方

print(square)
print(cube)

print(square(2))
print(cube(2))

<function nth_power.<locals>.exponent_of at 0x000002599895B5E0>
<function nth_power.<locals>.exponent_of at 0x000002599895B550>
4
8

使用闭包的一个原因是，闭包能让程序变得更加简洁易读，上面的逻辑其实可以直接写成

def nth_power_rewrite(base, exponent):
    return base ** exponent

但是，调用时区别就出来了

# 不适用闭包
res1 = nth_power_rewrite(base1, 2)
res2 = nth_power_rewrite(base2, 2)
res3 = nth_power_rewrite(base3, 2)
...
 
# 使用闭包
square = nth_power(2)
res1 = square(base1)
res2 = square(base2)
res3 = square(base3)