python函数装饰器和闭包

目录

装饰器
- 装饰器定义
- 装饰器执行时间
变量作用域与global声明
闭包
- 闭包定义
- 闭包三个必要条件
- 闭包示例
- 闭包中自由变量储存位置
nonlocal声明
标准库中的装饰器
- 内置装饰器
- 常用装饰器

装饰器

装饰器定义

python装饰器本质就是一个高阶函数，其一般以一个函数为参数，返回另一个函数，返回值可以是对原函数的改造，也可以跟原函数毫无关系。如下两种代码效果完全等价：
```
@decorate
def target():
  print("running target()")
```
```
def target():
  print("running target()")
target = decorate(target)
```
装饰器一般都是在内部定义一个新函数再返回，而不是返回原函数

装饰器执行时间

在导入模块时运行装饰器，只要.py模块被加载进内存，装饰器函数立即运行。
装饰器一般在一个单独的模块中定义，然后应用到其它模块的函数上

变量作用域与global声明

重所周知，局部作用域能访问到全局变量，而局部变量在作用域外不能被访问。
下边例子中，局部作用域访问全局变量失败，提示局部变量在赋值前被引用，这是因为python假定在函数体内赋值的变量是局部变量。因此打印a的时候将a当成了局部变量，而a的赋值在打印语句下方，因此找不到a。
```
a = 7
def f():
    print(a)
    a = 9

if __name__ == "__main__":
    f()
```
若想在函数体内赋值a，又想打印的时候把a当成全局变量，则需要使用global声明：
```
a = 7
def f():
    global a
    print(a)
    a = 9

if __name__ == "__main__":
    f()
```

闭包

闭包定义

闭包指延伸了作用域的函数，延申作用域是指，其中包含了在函数定义体中引用，但是不在定义体中定义的非全局变量。

闭包三个必要条件

必须嵌套函数
内部函数引用在定义体外，但是在外部函数定义体内定义的变量，称之为自由变量。
外部函数的返回值是内部函数，此时内部函数作用域延申，会把自由变量保存下来。即外部函数返回后自由变量没有回收，而是留到了闭包中被返回。

闭包示例

问题描述：
- 计算移动平均值的高阶函数
- 该例子中在内部函数averager中引用了在外部函数定义体中定义的变量series，series即为自由变量，averager加上series即形成了闭包，当外部函数make_averager返回时，自由变量series并未被回收，而是随着闭包一同返回。

闭包中自由变量储存位置

如上边例子，设返回的函数对象为avg，则avg.__code__.co_varnames保存函数的局部变量名称，avg.__code__.co_freevars保存自由变量的名称
真正的自由变量储存在avg.__closure__属性中。
avg.__closure__[0].cell_contents中保存着真正的自由变量的值

nonlocal声明

求移动平均值更合适的思路应该是只保存当前的总值和元素个数。
尝试使用函数make_averager时：
会提示找不到局部变量，这是因为count是不可变类型，count += 1 等价于 count = count + 1，并非是原地操作，因此count已经变成了内部函数averager的一个局部变量，而不再是自由变量，因此不会被保存到闭包中。
python3引入nonlocal声明，作用是将变量标记为自由变量，如果为nonlocal声明的变量赋予新值，则闭包中保存的值也会更新。

标准库中的装饰器

内置装饰器

property, classmethod, staticmethod

常用装饰器

functools.wraps， functools.lru_cache，functools.singledispatch

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