Python学习笔记：1.4.3 嵌套函数和装饰器

本文是学习齐老师的《python全栈工程师》课程的笔记，欢迎学习交流。同时感谢齐老师的精彩传授！

一、课程目标

• 初步理解函数是对象思想
• 掌握嵌套函数的编写方法
• 理解变量作用域
• 了解简单的装饰器及其用法

二、详情解读

1.函数是对象：

• 比较函数和字符串的各种表现
  
  例子：

# 函数也可以作为参数所引用的对象，传给另外一个函数。
def opt(func, iterable):
	return [func(i) for i in iterable]
lst = opt(abs, [-1, -2, -3])
print(lst) # [1, 2, 3]

2.嵌套函数：

• 返回函数将函数作为返回值，可以返回内置函数对象，也可以返回自定义函数对象。

例子：

def my_func(bf):
	return bf
# 返回内置函数对象 abs
mabs = my_func(abs)
print(abs is mabs) # True 因为它们指向同一个函数对象
print(mabs(-3)) # 3 相当于 abs(-3)，

def add(x, y): return x + y
# 返回自定义函数对象
madd = my_func(add)
print(id(madd) == id(add)) # True 等同于 madd is add
print(madd(1,2) # 3

• 函数体内定义另外一个函数：内嵌的函数不会随着外层函数调用而被执行，它也不能在外层函数所在的空间调用，并且，嵌套函数返回内嵌的函数对象，否则内嵌函数无法被调用

例子：

def foo():
	def bar():
		print('I am in bar')
	print('I am in foo.')
foo() # I am in foo.
bar() # 报错，外层函数没有返回内层函数，所以内层函数只能在foo函数内被调用。

def foo():
	def bar():
		print('I am in bar')
	print('I am in foo.')
	return bar # 注意，这里不加括号！用bar即可，不用bar()
b = foo()
b() # I am in foo. I am in bar.

3.变量作用域：
作用域指的是变量的有效范围，作用域分为函数内部的局部（本地）作用域、全局作用域、内置作用域。嵌套函数内、嵌套函数之外但在外层函数之内的属于函数内部的局部（本地）作用域。

x = 2000 # 全局作用域
def foo():
	x = 1 # 函数内部的局部（本地）作用域
	def bar()：
		y = 2 # 函数内部的局部（本地）作用域
	return bar

内置作用域：下面这些内置函数都属于内置作用域范围
注意： 全局作用域的变量不能和内置作用域的变量冲突，否则会覆盖掉内置作用域的变量

4.划分作用域：
根据代码结构划分不同级别的作用域：（块级）、函数、类、模块、包。Python中，if语句块、for语句块、with上下文管理器等等不能划分变量作用域。函数和类改变作用域：def、class、lambda

if True:
	x = 1
print(x) # 1 因为if语句不能划分作用域，此时x变量是全局变量

def func(): a = 8
print(a) # 报错 因为a在函数func内，属于局部作用域，外部无法调用

5.python解析器搜索变量的规则：

• 从内向外，逐层搜索，找到则停止。
  
• 作用域取决于代码块在整体代码中的位置，例如函数代码块的位置，而与函数调用的位置无关

6.变量掩盖和修改：

• 如果在函数内部引用了一个和全局变量同名的变量，且不是重新赋值，那函数内部引用的是全局变量。
• 如果函数内部重新赋值了一个和全局变量名称相同的变量，则这个变量是局部变量，它会掩盖全局变量。

x = 3
def g(): print(x)
g() # 3

def g2(): 
	x = 2
	print(x) # 此时的 x 覆盖了全局变量中的 x 
g() # 2
print(x) # 3  这里的x 是全局变量中的 x

两个关键词：

- global: 指定当前变量使用外部的全局变量。
- nonlocal: 内层函数中的变量使用它外一层函数的变量。
– global修饰的变量可能事先并未存在于全局作用域内，但nonlocal修饰的变量必须已经存在于外层函数，不能只存在于全局。

例子：

x = 1
def foo():
	x += 2
	print(x)
foo() # 报错 函数中的 x += 2，而在函数内 x 并未声明，如果想引用全局变量，必须在函数内用global关键字声明x

# 比如下面这个例子：是正确。
y = 2
def bar():
	global y
	y += 3
	print(y)
bar() # 5 

x = 4 
def foo():
	x = 5
	def bar():
		y = 6
		print(x, y)
	return bar
b = foo() 
b() # 5 6
------------------
x = 6
def foo():
	x = 4
	def bar():
		x = x + 1  # 此处的 x 被重新赋值，所以它是bar函数里的局部变量，而在函数 bar 内并未声明 x
		print(x)
	return bar
b = foo() 
b() # 报错 

# 下面的例子是正确的
x = 6
def foo():
	x = 4
	def bar():
		# 在局部中声明变量 x，这里x=4，当在嵌套函数中想引用外层函数的变量时用nonlocal
		# 此处如果改为 global x，则x引用的是全局变量x=6
		nonlocal x  
		x = x + 1  
		print(x)
	return bar
b = foo()
b() # 5

7.例题讲解：

例题1：

• 利用嵌套函数，编写实现”一元二次函数“的程序

老师参考：

def parabola(a, b, c):
	def para(x):
		return a * x**2 + b * x + c
	return para
y = parabola(2, 3, 4)
r = y(3)
print('y = 2x^2 + 3x + 4 | x = 3, the result = {0}'.format(r))

运行效果图：

8.简单的装饰器：

• 从嵌套函数到语法糖@
• 没有参数的装饰器

def book(name):
	return name

def strong_dec(f):
	def wrapper(name):
		return '{0}'.format(f(name))
	return wrapper
my = strong_dec(book)
book = my('Learn Python')
print(book)

# 下面用语法糖 @ 符号
def strong_dec(f):
	def wrapper(name):
		return '{0}'.format(f(name))
	return wrapper
# my = strong_dec(book)
# book = my('Learn Python')
@strong_dec
def book(name):
	return name
b = book('Learn Python')
print(b)

例题2:

• 编写一个用于测试函数执行时间的装饰器

def timing_func(func):
    def wrapper():
        start = time.time()
        func()
        stop = time.time()
        return (stop - start)
    return wrapper

@timing_func
def test_list_append():
    lst = []
    for i in range(1, 100000):
        lst.append(i)
        
@timing_func
def test_list_compre():
    [i for i in range(0, 100000)]

a = test_list_append()
print(a)
b = test_list_compre()
print(b)

# tip: 这个例子告诉我们，列表推导式比for循环运行速度快。		
# 至于为什么，请参考这篇文章：
# 《为什么列表推导式会更快》(https://blog.csdn.net/sinat_38682860/article/details/85159505)

运行效果图：

三、课程小结

• 了解了函数是对象
• 学习了函数和变量的作用域
• 学习了嵌套函数
• 学习了简单的装饰器

四、作业

• 在字典中有 get 方法，但是列表中没有。编写函数，对列表实现类似字典中get方法的功能。

小编参考：

# 待定。。。小编还在思考中。。。>_<