深入理解Python中的闭包与装饰器：原理、作用域及语法糖

从表现形式来看，Python中的闭包定义为：若内部函数引用了外部作用域（非全局作用域）的变量，则该内部函数被视为闭包。

以下说明主要基于Python 2.7版本，其他版本可能存在差异。

直接阅读定义可能难以理解，我们先通过示例了解什么是内部函数。

def wai_hanshu(canshu_1):

  def nei_hanshu(canshu_2): # 我在函数内部有定义了一个函数
    return canshu_1*canshu_2

  return nei_hanshu  # 我将内部函数返回出去

a = wai_hanshu(123)   # 此时 canshu_1 = 123
print a
print a(321)  # canshu_2 = 321

在函数内部嵌套定义另一个函数，当向外层函数传递变量并赋值给a后，a变为一个函数对象。再次为该函数对象传参时，可获得内部函数的返回值。按作用域原则，全局作用域通常无法访问局部作用域，但此处通过特定方式成功访问了内部函数。

继续观察以下示例：

def wai_hanshu():
  a = []
  def nei_hanshu(canshu):
    a.append(canshu)
    return a

  return nei_hanshu

a = wai_hanshu()
print a(123)
print a(321)

可以看出，位于外部函数中的列表a发生了改变。要理解这一现象，需先了解Python的命名空间，因为命名空间是作用域表现的根本原因，此处简要说明。

引入命名空间的主要目的是避免变量冲突。由于Python模块众多，且模块内包含函数、类等，均需使用变量。若每次都要避免与其他变量名冲突，将极大增加开发负担，开发者应专注于自身逻辑而非他人代码中的变量名，因此Python引入了命名空间机制。命名空间分为模块层，模块内又包含全局作用域和局部作用域，结构如下：

模块间拥有不同的命名空间，内部包含全局和局部作用域，局部作用域之间还可嵌套，从而确保变量名不冲突。补充说明：可通过__name__属性获取命名空间的名称：

主文件的命名空间名为'__main__'，而模块的命名空间即为模块名。

作用域的产生源于Python查找变量的机制：首先在當前命名空间中查找，若未找到则向上一级命名空间查找，依此类推；若最终未找到，则触发变量未找到的异常。

此前我们提到全局作用域无法访问局部作用域，而局部作用域可以访问全局作用域，原因即在于此。当在局部作用域中创建与外部同名的变量时，Python在当前作用域中找到该变量后便停止向上查找。

在早期Python版本中，局部作用域无法访问其他局部作用域，仅能访问全局变量；而现代版本支持逐级向上查找，此处仅作补充说明。

正是由于这一特性，内部函数可以访问外部函数中的变量，这即构成了所谓的闭包。

注意：需严格区分对象之间的差异，例如：

def wai_hanshu():
  a = []
  def nei_hanshu(canshu):
    a.append(canshu)
    return a

  return nei_hanshu

a = wai_hanshu()  # 我创建了一个对象
b = wai_hanshu()  # 我又创建了一个对象
print a
print b
print a(123)
print b(321)

在此例中，虽然操作的都是wai_hanshu中的变量，但a和b是完全独立的两个对象，它们位于不同的内存空间，数据相互独立。需注意避免混淆。

装饰器

实际上，装饰器是在闭包基础上进行了额外步骤，参见代码：

def zsq(func): # 装饰函数
  def nei():
    print '我在传入的函数执行之前做一些操作'
    func() # 执行函数
    print '我在目标函数执行后再做一些事情'
  return nei

def login():  # 被装饰函数
  print '我进行了登录功能'

login = zsq(login)  # 我将被装饰的函数传入装饰函数中，并覆盖了原函数的入口

login()   # 此时执行的就是被装饰后的函数了

阅读此段代码时，需明确以下几点：

1. 函数参数传递的是引用而非值。

2. 函数名本身也是变量，因此可以重新赋值。

3. 赋值操作时，先执行等号右侧的内容。

理解上述要点并结合代码，即可明白装饰器的概念。所谓装饰器，即在闭包基础上传递一个函数，并覆盖原函数的执行入口。此后调用该函数时，即可额外实现某些功能。装饰器的主要作用是在不修改原函数代码及其他调用代码的前提下，实现功能拓展。

考虑到每次手动重命名操作过于繁琐，Python提供了便捷的写法：

def zsq(func):
  def nei():
    print '我在传入的函数执行之前做一些操作'
    func() # 执行函数
    print '我在目标函数执行后再做一些事情'
  return nei

@zsq  # 自动将其下面的函数作为参数传到装饰函数中去
def login():
  print '我进行了登录功能'


login()

此类便捷写法被称为Python的语法糖，你可能在许多地方见过这一术语。

带参数的装饰器：

def zsq(a):
  print '我是装饰器的参数', a
  def nei(func):
    print '我在传入的函数执行之前做一些操作'
    func() # 执行函数
    print '我在目标函数执行后再做一些事情'
  return nei


@zsq('123')
def login():
  print '我进行了登录功能'

其效果相当于：login = zsq(123)(login)，因此在此处尚未调用时即已执行。

装饰器的嵌套：

此处不再完整编写示例：

@deco1(deco_arg) 
@deco2 
def func(): 
  pass

其效果相当于：func = deco1(deco_arg)(deco2(func))

即按照从上到下的顺序进行嵌套。

关于闭包和装饰器的内容先介绍至此，后续如有需要再行补充。

以上关于深入理解Python中闭包与装饰器的内容即为小编分享的全部，希望能对大家有所帮助，也希望大家多多支持本站。