实例详解Python装饰器与闭包
人气:0闭包是Python装饰器的基础。要理解闭包,先要了解Python中的变量作用域规则。
变量作用域规则
首先,在函数中是能访问全局变量的:
>>> a = 'global var' >>> def foo(): print(a) >>> foo() global var
然后,在一个嵌套函数中,内层函数能够访问在外层函数中定义的局部变量:
>>> def foo(): a = 'free var' def bar(): print(a) return bar >>> foo()() free var
闭包
上面的嵌套函数就是闭包。 闭包 是指延伸了作用域的函数,在其中能够访问未在函数定义体中定义的非全局变量。未在函数定义体中定义的非全局变量一般都是在嵌套函数中出现的。
上述示例中的变量a就是一个并未在函数bar中定义的非全局变量。对于bar来说,它有个专业名字,叫做 自由变量 。
自由变量的名称可以在字节码对象中查看:
>>> bar = foo() >>> bar.__code__.co_freevars ('a',)
自由变量的值绑定在函数的__closure__属性中:
>>> bar.__closure__ (<cell at 0x000001CB2912DF48: str object at 0x000001CB291D3D70>,)
其中保存了对应自由变量的cell对象的序列,cell对象的cell_contents属性保存了变量的值:
>>> bar.__closure__[0].cell_contents 'free var'
这与JavaScript中闭包的行为是类似的,JavaScript中嵌套函数会将外层函数的活动对象添加到它的作用域链中。但与JavaScript不同的是,当Python函数中的全局变量或者自由变量是不可变对象(数字、字符串、元组等)时,是只能读取,无法更新的:
>>> a = 1 >>> def foo(): print(a) a += 1 >>> foo() UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment >>> def foo(): a = 1 def bar(): print(a) a += 1 return bar >>> foo()() UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment
两种情况下,都会报错。这并不是缺陷,而是Python的设计选择。Python不要求声明变量,但是会假定在函数定义体中赋值的变量是局部变量,以避免在不知情的情况下修改全局变量。
a += 1 与 a = a + 1 相同,编译函数的定义体时,会将a当做局部变量,不会当做自由变量保存。然后尝试获取a的值时,发现a并没有绑定值,于是报错。
解决这个问题的办法,一是将变量置于一些可变对象,如列表、字典中:
def foo(): ns = {} ns['a'] = 1 def bar(): ns['a'] += 1 print (ns['a']) return bar
另外的方法就是使用 global 或者 nonlocal 将变量声明为全局变量或者自由变量:
>>> def foo(): a = 1 def bar(): nonlocal a a += 1 print(a) return bar >>> foo()() 2
当自由变量本身是可变对象时,是可以直接进行操作的:
def make_avg(): ls = [] def avg(x): ls.append(x) print(sum(ls)/len(ls)) return avg
装饰器
装饰器是可调用对象,参数一般是另一个函数。装饰器可以以某种方式增强被装饰函数的行为,然后返回被装饰的函数或者将其替换成一个新的函数。
一个最简单的不做任何额外行为的装饰器:
def decorate(func): return func
decorate 函数就是一个最简单的装饰器,使用方法:
def target(): pass target = decorate(target)
Python为装饰器的使用提供了语法糖,可以简便的写为:
@decorate def target(): pass
导入时运行
装饰器一个很重要的特性是它是导入时(加载模块时)运行的:
def decorate(func): print('running decorator when import') return func @decorate def foo(): print('running foo') pass if __name__ == '__main__': print('start foo') foo()
结果:
running decorator when import start foo running foo
可以看到,装饰器是导入时运行的,而被装饰的函数是明确调用时运行的。
装饰器可以返回被装饰的函数本身,和运行时导入的特性结合起来,可以实现简单的注册器功能:
view_registry = [] def register(func): view_registry.append(func) return func @register def view1(): pass @register def view2(): pass def main(): print(view_registry) if __name__ == '__main__': main()
返回新函数
上述装饰器的例子都返回了被装饰的原函数,但装饰器的典型行为还是返回一个新函数:把被装饰的函数替换成新函数,新函数接受与原函数相同的参数,并且返回原函数本该返回的值。写法类似于:
def deco(func): def new_func(*args, **kwargs): return func(*args, **kwargs) return new_func
这种情况下装饰器就使用到了闭包。JavaScript中的防抖与节流函数就是这种典型的装饰器行为。新函数一般会使用外部装饰器函数中的变量当做自由变量,对函数作出某种增强行为。
举个例子,我们知道,当Python函数的参数是个可变对象时,会产生意料之外的行为:
def foo(x, y=[]): y.append(x) print(y) foo(1) foo(2) foo(3)
输出:
[1] [1, 2] [1, 2, 3]
这是因为,函数的参数默认值保存在__defaults__属性中,指向了同一个列表:
>>> foo.__defaults__ ([1, 2, 3],)
我们就可以用一个装饰器在函数执行前取出默认值做深复制,然后覆盖函数原先的参数默认值:
import copy def fresh_defaults(func): defaults = func.__defaults__ def deco(*args, **kwargs): func.__defaults__ = copy.deepcopy(defaults) return func(*args, **kwargs) return deco @fresh_defaults def foo(x, y=[]): y.append(x) print(y) foo(1) foo(2) foo(3)
输出:
[1] [2] [3]
接收参数的装饰器
装饰器除了可以接受函数作为参数外,还可以接受其他参数。使用方法是:创建一个装饰器工厂,接受参数,返回一个装饰器,再把它应用到被装饰的函数上,语法如下:
def deco_factory(*args, **kwargs): def deco(func): print(args) return func return deco @deco_factory('factory') def foo(): pass
在Web框架中,通常要将URL模式映射到生成响应的view函数,并将view函数注册到某些中央注册处。之前我们曾经实现过一个简单的注册装饰器,只是注册了view函数,却没有URL映射,是远远不够的。
在Flask中,注册view函数需要一个装饰器:
@app.route('/hello') def hello(): return 'Hello, World'
原理就是使用了装饰器工厂,可以简单的模拟一下实现:
class App: def __init__(self): self.view_functions = {} def route(self, rule): def deco(view_func): self.view_functions[rule] = view_func return view_func return deco app = App() @app.route('/') def index(): pass @app.route('/hello') def hello(): pass for rule, view in app.view_functions.items(): print(rule, ':', view.__name__)
输出:
/ : index /hello : hello
还可以使用装饰器工厂来确定view函数可以允许哪些HTTP请求方法:
def action(methods): def deco(view): view.allow_methods = [method.lower() for method in methods] return view return deco @action(['GET', 'POST']) def view(request): if request.method.lower() in view.allow_methods: ...
重叠的装饰器
装饰器也是可以重叠使用的:
@d1 @d2 def foo(): pass
等同于:
foo = d1(d2(foo))
类装饰器
装饰器的参数也可以是一个类,也就是说,装饰器可以装饰类:
import types def deco(cls): for key, method in cls.__dict__.items(): if isinstance(method, types.FunctionType): print(key, ':', method.__name__) return cls @deco class Test: def __init__(self): pass def foo(self): pass
总结
以上所述是小编给大家介绍的实例详解Python装饰器与闭包,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对网站的支持!
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