Python - 闭包：初學者指南

你好，有抱负的Python程序員！今天，我們將進入一個令人興奮的旅程，探索闭包的世界。如果你從未聽過這個術語，也別擔心 - 當你完成這篇教程時，你不但會理解什么是闭包，還能在自己的代碼中創建和使用它們。那麼，讓我們開始吧！

什麼是闭包？

想象一下，你有一個神奇的盒子，即使關上它也能記住事情。這就是编程中闭包的基本概念！在Python中，闭包是一個函數對象，它記住包圍範圍內的值，即使它們不在內存中。

聽起來很困惑嗎？讓我們來解析一下：

1. 它是另一個函數內部的函數。
2. 它可以訪問外部函數的變量。
3. 即使外部函數已經執行完畢，它也會記住這些變量。

將其視為創建一個小包的功能，攜帶著自己的私有數據。很酷，對吧？

嵌套函數

在我們深入探討闭包之前，讓我們先談談嵌套函數。這些只是定義在其他函數內部的函數。這裡有一個簡單的例子：

def outer_function(x):
def inner_function(y):
return x + y
return inner_function

result = outer_function(10)
print(result(5))  # 輸出：15

在這個例子中，inner_function嵌套在outer_function內部。內部函數可以訪問外部函數的x參數。這是理解闭包的一個關鍵概念。

變量範圍

要真正掌握闭包，我們需要理解Python中的變量範圍。有三種類型的範圍：

1. 局部範圍：在函數內定義的變量
2. 包圍範圍：嵌套函數的外部函數中的變量
3. 全局範圍：在模塊頂層定義的變量

這裡有一個例子來說明：

x = "我是全局的！"  # 全局範圍

def outer():
y = "我來自outer！"  # 包圍範圍
def inner():
z = "我是本地的！"  # 局部範圍
print(x, y, z)
inner()

outer()

當你運行這段代碼時，你將看到打印出所有三個變量。inner函數可以訪問三個範圍中的變量！

創建一個闭包

現在我們已經理解了嵌套函數和變量範圍，讓我們來創建一個闭包。當一個嵌套函數在其包圍範圍內引用一個值時，就會發生閉包。這裡有一個例子：

def multiply_by(n):
def multiplier(x):
return x * n
return multiplier

times_two = multiply_by(2)
times_three = multiply_by(3)

print(times_two(5))   # 輸出：10
print(times_three(5)) # 輸出：15

在這個例子中，multiply_by是我們的外部函數，multiplier是我們的內部函數。當我們返回multiplier時，魔法就發生了 - 它記住n的值，即使multiply_by已經執行完畢。這就是一個閉包！

讓我們逐步分解：

1. 我們定義了帶有參數n的multiply_by。
2. 在multiply_by內部，我們定義了帶有參數x的multiplier。
3. multiplier使用其自己的參數x和外部函數的n。
4. 我們從multiply_by返回multiplier。
5. 當我們調用multiply_by(2)時，它返回一個總是將其輸入乘以2的函數。
6. 同樣，multiply_by(3)返回一個總是將其輸入乘以3的函數。

這就是閉包的力量 - 它們可以即時創建專門的函數！

nonlocal關鍵字

有時，你可能想在內部函數中修改包圍範圍內的變量。Python為此提供了nonlocal關鍵字。這裡有一個例子：

def counter():
count = 0
def increment():
nonlocal count
count += 1
return count
return increment

my_counter = counter()
print(my_counter())  # 輸出：1
print(my_counter())  # 輸出：2
print(my_counter())  # 輸出：3

在這個例子中，increment是一個閉包，它記住並修改其包圍範圍內的count變量。nonlocal關鍵字告訴Python count不是一個局部變量，而是包圍範圍內的變量。

闭包的實際應用

閉包不僅是一個很酷的技巧 - 它們還有實際應用！以下是一些：

1. 數據隱藏和封裝
2. 創建函數工廠
3. 實現裝飾器

讓我們看看一個現實世界的例子。想象一下你正在為一家在線商店創建一個折扣系統：

def create_price_adjuster(discount):
def adjust_price(price):
return price * (1 - discount)
return adjust_price

black_friday_sale = create_price_adjuster(0.2)  # 20% off
cyber_monday_sale = create_price_adjuster(0.15)  # 15% off

original_price = 100
print(f"Black Friday price: ${black_friday_sale(original_price)}")
print(f"Cyber Monday price: ${cyber_monday_sale(original_price)}")

這段代碼為不同的銷售活動創建了不同的定價函數，所有這些都使用同一個基礎函數。這就是閉包的力量！

總結

恭喜你！你剛剛學習了Python的一個更先進的功能。讓我們回顧一下我們所涉及的內容：

概念	描述
闭包	記住包圍範圍內值的函數
嵌套函數	定義在另一個函數內部的函數
變量範圍	變量的可見性（局部，包圍，全局）
nonlocal	修改包圍範圍內變量的關鍵字

請記住，像任何強大的工具一樣，閉包應該謹慎使用。它們適合某些任務，但過度使用它們可能會使你的代碼難以理解。練習，實驗，你很快就會像Python專家一樣運用閉包！

編程愉快，並且記住 - 在Python中，就像在生活中一樣，重要的是內部（函數）！

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