学会装饰器，Python更进阶

函数作用域到闭包到装饰器讲解，及闭包和装饰器的运用。

• [√] 慕课网Meshare_huang老师: python进阶

mark

函数作用域

介绍 Python 的函数作用域，了解函数作用域 LEGB 间关系。

主要内容:

• 函数作用域LEGB
• 闭包理解与使用
• 装饰器

LEGB: L>E>G>B

• L: local 函数内部作用域
• E: enclosing 函数内部与内嵌函数之间(主要是内置函数对我们函数变量的一个引用，称之为闭包)
• G: global 全局作用域: 我们所定义的全局变量。
• B: build-in 内置作用域: Python解释器默认导入的一些变量。

build-in比如：tuple，list，元组等。

知识点： LEGB原则: 首先从函数内部作用域查找，然后去enclosing作用域中去查找,然后依次是全局 和内置。

例子(使用Python3.4版本 + sublimeText)：

passline = 60          #passline 是全局变量（global）
def func(val):
    if val >= passline:
        print ('pass')
    else:
        print ('failed')

func(89)

运行结果:

pass

分析：

• 当我们定义一个函数时，会引入一个作用域：L: local.
• 当我们对于func函数进行调用时，val就是我们的一个本地变量。
• 在函数内部并没有定义passline 的值。这个时候回去全局变量找查找。如果全局没有还会继续向上查找B: build-in

当总分变为150.我们的passline应该设为90,如果我们不想修改全局的passline,
我们可以在函数内部定义新的passline。因为L>G,所以会以我们自己函数内部的local域为准。

实现代码:

passline = 60          #passline 是全局变量（global）
def func(val):
    passline = 90      #这里的passline是函数内部作用域(local)
    if val >= passline:
        print ('pass')
    else:
        print ('failed')

func(89)

运行结果：

failed

Python解释器查找顺序为L-->E-->G-->B,如果已经找到，就不会找更上层。

如果我们需要拿到两个分数中的更大值。

实现代码:

def Max(val1,val2):
    return max(val1,val2)

print (Max(90,100))

运行结果：

100

Max函数内部引用了一个内置函数方法max.这个内置方法在Max函数中以及整个文件中都没有定义。

这个max存在于我们的build-in.Python解释器在运行时会自动导入内置的方法。比如list,tuple

函数内部的函数产生enclosing：

实现代码:

passline = 60          #passline 是全局变量（global）
def func(val):
    passline = 90      #这里的passline是函数内部作用域(local)
    if val >= passline:
        print ('pass')
    else:
        print ('failed')
    def in_func():
        print (val)
    # 调用方式1
    in_func()
    # 调用方式2：将in_func()返回。这样我们就可以在外部调用。
func(89)

运行结果：

failed
89

val变量的查找过程: print (val) 中val的查找过程。

• in_func()内部并没有定义这个val的值。也就是local作用域中没有这个值.
• 下一步我们就会去enclosing作用域查找。也就是我们的func(val)中引入的有val变量。
• 找到传入的val值89

什么是闭包

介绍什么是闭包，为什么使用闭包，闭包作用

装饰器之闭包1

closure：内部函数对enclosig作用域的变量进行引用

概念：如果在一个内部函数里，对在外部作用域（但不是在全局作用域）也就是enclosig作用域的变量进行引用，那么内部函数就被认为是闭包（closure）

函数实质与属性

• 函数是一个对象
• 函数执行完之后内部变量回收(如果我们中间产生一个变量，这个变量返回那么他不会被回收: 因为他的引用计数还补为0)
• 作为一个对象函数拥有自己的属性(闭包函数的特殊属性)
• 函数返回值

正常的调用参考上一章代码。

passline = 60          #passline 是全局变量（global）
def func(val):
    passline = 90     
    if val >= passline:
        print ('pass')
    else:
        print ('failed')
    def in_func():
        print (val)
    in_func()   
    return in_func # in_func是func内部的一个函数对象。
f = func(89) #使用f来接收返回值
f() #infunc

运行结果：

failed
89
89

func执行完成之后，他的val值就会消失。但是我们再次调用f()
因为infunc的引用计数还没有归零。所以会一直保留。

• 当我们这时候运行f()，val值是哪来的呢？

print (f.__closure__)

运行结果

(<cell at 0x0000000005236C48: int object at 0x00000000052169F8>,)

这里面有一个int object 地址为: 0x00000000052169F8

添加一行查看传入func的val的id值(%x 表示使用16进制打印。id()可打印出val的id)

def func(val):
    print ('%x'%id(val))

mark

可以看出value的id值和__closure__中的那个int object的值一样。

如果我引用了外部enclosing的值。会将该值保存在函数的属性中。
当我们调用f()时并没有去代码中查找。而是去函数的属性(Local域)中查找.

可以理解为在in_func定义的时候，函数属性中会添加(val,)
这个属性的值是一个元组。是不能变得。

总分从100到150涉及到passline的取值问题。

passline = 60  #100      
def func(val):
    passline = 90 # 150

最常用的解决方案是定义两个函数分别处理:

实现代码:

def func_150(val):
    passline = 90 # 150    
    if val >= passline:
        print ('pass')
    else:
        print ('failed')
def func_100(val):
    passline = 60 # 150    
    if val >= passline:
        print ('pass')
    else:
        print ('failed')
func_100(89) 
func_150(89)

运行结果：

pass
failed

上面两个函数在处理逻辑上基本一致，如果后期对于打印出来的信息要做修改，就得修改两遍。

如要为print添加数值的显示。

def func_150(val):
    print ('%d pass' %val)
def func_100(val):
    print ('%d pass' %val)

所有的改动都得做两遍。（这里想起了c++的模板）

进阶版修改:

def  set_passline(passline): #passline = 60
    def cmp(val): #cmp 的__closure__属性中加入passline
        if val >= passline:
            print ('%x'%id(passline))
            print ('pass')
        else:
            print ('%x'%id(passline))
            print ('failed')
    return cmp

f_100 = set_passline(60)
f_150 = set_passline(90)
print (type(f_100)) # f_100就是一个函数对象。__closure__属性中存放着passline

print (f_100.__closure__)
f_100(89)
print (f_150.__closure__)
f_150(89)

mark

理解：闭包就是内部函数(cmp)对于外层函数(set_passline)变量(passline)的使用（也就是对enclosing作用域变量的使用），会将我们使用的这个变量(passline)放到我们的__closure__这个属性中。当我们内部函数处理时会直接对于这个属性值进行使用。

闭包的作用：

• 封装
• 代码复用

装饰器之闭包2

上节我们接触到的enclosing域中的变量passline是一个整数，我们可不可以把它换成一个函数对象呢。

废话，当然可以。

例子： 求一组数据的总分和平均分

def my_sum(*arg):
    return sum(arg)


def my_average(*arg):
    return sum(arg) / len(arg)


print(my_sum(1, 2, 3, 4, 5))
print(my_average(1, 2, 3, 4, 5))

运行结果：

15
3

• 此时如果我们的my_average需要加上一个对于传入参数不为0的判断。

print(my_average())

因为传入为空会报除0错误：

ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

• 而我们如果想要给my_sum传一个字符串进去。

print(my_sum(1,2,3,4,5,'6'))

会报错不支持int和str相加:

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

说明我们的函数写的不够健全。我们还需要对于函数的参数进行判断。

1. 判断参数有没有长度。也就是不能为空。
2. 对于参数的类型进行判断，限制为只是int型

普通版实现代码:

def my_sum(*arg):
    if len(arg) == 0:
        return 0
        for val in arg:
            if not isinstance(val, int):
                return 0
        return sum(arg)


def my_average(*arg):
    if len(arg) == 0:
        return 0
        for val in arg:
            if not isinstance(val, int):
                return 0
    return sum(arg) / len(arg)


print(my_sum(1, 2, 3, 4, 5))
print(my_average(1, 2, 3, 4, 5))
print(my_sum(1, 2, 3, 4, 5, '6'))

运行结果：

None
3
None

可以看出两部分代码都有重合，我们使用进阶方法，使用闭包方式完成。

def my_sum(*arg):
    print ('in mysum arg=', arg)
    return sum(arg)


def my_average(*arg):
    print ('in my_average arg=', arg)
    return sum(arg) / len(arg)


def dec(func):
    def in_dec(*arg):  # my_sum -> __closure__
        print ('in dec arg=', arg)
        if len(arg) == 0:
            return 0
        for val in arg:
            if not isinstance(val, int):
                return 0
        return func(*arg)
    return in_dec


# dec() return indec -> my_sum;
# mysum = in_dec(*arg);
my_sum = dec(my_sum)
my_average = dec(my_average)

print(my_sum(1, 2, 3, 4, 5))
print(my_sum(1, 2, 3, 4, 5, '6'))
# print(my_average(1, 2, 3, 4, 5))
# print(my_average())

运行结果：

('in dec arg=', (1, 2, 3, 4, 5))
('in mysum arg=', (1, 2, 3, 4, 5))
15
('in dec arg=', (1, 2, 3, 4, 5, '6'))
0

我们把原有的重复的逻辑操作放进了我们的in_dec中。
def dec(func):中func是我们传入的一个参数。因此我们调用这个函数时。我们可以指定它做什么

此时我们想要让func()对于arg进行处理。所以return func(*arg)

函数名可以进行重新赋值：my_sum = dec(my_sum)

• 第一步我们调用的是dec(func),调用之后将my_sum传了进去。因为在in_dec中我们对他进行了使用。所以我们的in_dec就是一个闭包。
  • 这个时候my_sum就已经作为in_dec的一个__closure__ 属性被保存。那么在in_dec内部就可以直接使用my_sum
• 第二步my_sum = dec(my_sum)时。my_sum将保存dec()被调用后的返回值也就是in_dec(*arg)对象。

具体执行函数：

• 第一步是调用的in_dec函数
• 第二步是调用的func也就是my_sum

这里所有参数的处理都是in_dec处理的。所以当第二个直接返回0时，my_sum直接没有被调用。

# dec() return indec -> my_sum;
# mysum = in_dec(*arg);

Python装饰器

python装饰器

- 装饰器用来装饰函数
- 返回一个函数对象
- 被装饰函数标识符指定返回的函数对象(A被装饰了，再用A接收被装饰后返会的新对象)被装饰的函数去哪了？
- 语法糖 @deco

my_sum = dec(my_sum)执行过程：

• dec(my_sum)将my_sum作为一个参数传给dec函数.
• dec函数内部有一个内置的函数in_dec
• 内置函数作为返回值重新赋给了my_sum

理解：装饰器就是对于闭包的一个使用。Python提供了语法糖@

实现代码:

def dec(func):
    print "call dec"

    def in_dec(*arg):  # my_sum
        print ('in dec arg=', arg)
        if len(arg) == 0:
            return 0
        for val in arg:
            if not isinstance(val, int):
                return 0
        return func(*arg)
    return in_dec


@dec
def my_sum(*arg):
    print ('in mysum arg=', arg)
    return sum(arg)

运行结果：

call dec

并没有显式的调用任何方法，但是打印出了call dec
因为@dec就相当于my_sum = dec(my_sum)已经进行了调用。此时的my_sum已经是装饰后的函数in_dec了。

print (my_sum(1, 2, 3, 4, 5))

运行结果：

15

@dec就相当于my_sum = dec(my_sum)，这是python解释器支持的语法糖。

实现代码:

def dec(func):
    print "call dec"

    def in_dec(*arg):  # my_sum

        print('in dec arg=', arg)
        if len(arg) == 0:
            return 0
        for val in arg:
            if not isinstance(val, int):
                return 0
        return func(*arg)
    print('return in_dec')
    return in_dec


@dec
def my_sum(*arg):  # my_sum = in_dec
    print('in mysum arg=', arg)
    return sum(arg)


print(my_sum(1, 2, 3, 4, 5))

运行结果：

call dec
return in_dec
('in dec arg=', (1, 2, 3, 4, 5))
('in mysum arg=', (1, 2, 3, 4, 5))
15

装饰器就是对于我们的函数进行了功能的丰富。内部继续调用具体函数，
将新函数返回，并覆盖原函数变量。实质就是对于闭包的使用。
my_sum当做enclosing域的变量。被内置函数in_dec所使用。

实现代码:

def deco(func):
    def in_deco():
        print('in decp')
        func()
    print('call deco')


@deco
def bar():
    print('in bar')

print (type(bar))

运行结果：

call deco
<type 'NoneType'>

因为我们在外层函数deco中返回的是None

实现代码:

def deco(func):
    def in_deco():
        print('in decp')
        func()
    print('call deco')
    return in_deco


@deco
def bar():
    print('in bar')


print(type(bar))
bar()

运行结果：

call deco
<type 'function'>
in decp
in bar

给被装饰函数加上参数：第二个装饰器。

@deco
def bar(x, y):
    print('in bar', x + y)

我们如果给被装饰函数加上了参数。那么也要对要返回的内置函数in_deco加上参数。
否则报错：

TypeError: bar() takes exactly 2 arguments (0 given)

实现代码:

def deco(func):
    def in_deco(x, y):
        print('in decp')
        func(x, y)
    print('call deco')
    return in_deco


@deco
def bar(x, y):
    print('in bar', x + y)


print(type(bar))
bar(1, 2)

运行结果：

call deco
<type 'function'>
in decp
('in bar', 3)

要同时对于in_deco(x, y)和func(x, y)都加上参数。

假设我们是Python解释器：

• 我们看到了@deco我们将会调用deco()然后将bar也就是被装饰函数作为参数传入。

deco(bar) -> indeco
bar -> in_deco  #(enclosing作用域)变量保存在in_deco的`__closure__`使用。
bar() in_deco() 重新调用自己属性中的被装饰函数

• 调用之后deco会返回一个in_deco的函数对象。
• 现在根本没地方选的。只能存在原来的bar中。因此bar已经变成了in_deco
• 而in_deco中调用的func(x,y)是存放在自己的bar.__closure__中了。

def deco(func):
    def in_deco(x, y):
        print('%x' % id(func))
        print(in_deco.__closure__)
        print('in deco')
        func(x, y)
    print('call deco')
    return in_deco


@deco
def bar(x, y):
    print('%x' % id(bar))


bar(1, 2)

运行结果：

call deco
5491ba8
(<cell at 0x0000000004F66F78: function object at 0x0000000005491BA8>, <cell at 0x000000000546EA38: function object at 0x0000000005491C18>)
in deco
5491c18

可以看出in_deco.__closure__已经将原始bar函数进行了保存。

这里就有一个问题了？可以看出里面保存着两个变量。(第一个是一个函数对象func，第二个便是我们的原始bar)

分解来说，包含下面3个条件：

1. 需要函数嵌套, 就是一个函数里面再写一个函数.
2. 外部函数需要返回一个内部函数的引
3. 外部函数中有一些局部变量, 并且, 这些局部变量在内部函数中有使用
   一些概念:
   1)自由变量: 外部函数中定义的局部变量, 并且在内部函数中被使用
4. 闭包: 那个使用了自由变量并被返回的内部函数就称为闭包

支持闭包的语言有这样的特性：

1)函数是一阶值（First-class value），即函数可以作为另一个函数的返回值或参数，还可以作为一个变量的值
2)函数可以嵌套定义，即在一个函数内部可以定义另一个函数

#代码示例（点开编辑查看）
#coding:utf-8
#闭包：实现封装，实现代码复用
def set_passline(passline):   #passline = 60
    def cmp(val):             #cmp() -> 闭包
        if val >= passline:
            print('pass')
        else:
            print("failed")
    return cmp
f_100 = set_passline(60)   #f_100是函数，也即返回的函数cmp
f_150 = set_passline(90)
f_100(89)
f_150(89)

封装和代码的复用

闭包会保留来自外围作用域变量的信息。
Python 中函数对象都拥有一个 closure 属性。
closure 对象返回一个由 cell 对象组成的元组，cell 对象记录了定义在外围作用域的变量信息。
对于那些不是闭包的函数对象来说，closure 属性值为 None

函数调用顺序：（）

#1、dec函数返回in_dec -> my_sum
#2、my_sum = in_dec(*arg)
print(my_sum(1,2,3,4,5))
print(my_sum(1,2,3,4,5,'6'))

打印结果：

in_dec(*arg)= (1, 2, 3, 4, 5)
my_sum
15
in_dec(*arg)= (1, 2, 3, 4, 5, '6')
0