【博学谷学习记录】超强总结，用心分享|人工智能第十二课Python-闭包与装饰器 ！
一、闭包
1、作用域
在Python代码中，作用域分为两种情况：全局作用域 与 局部作用域
2、变量的作用域
在全局定义的变量 => 全局变量
在局部定义的变量 => 局部变量
3、全局变量与局部变量的访问范围
① 在全局作用域中可以访问全局变量，在局部作用域中可以访问局部变量
# 全局作用域（全局变量） num1 = 10 def func(): # 局部作用域（局部变量） num2 = 20 # ① 在局部访问局部变量 print(num2) # ① 在全局访问全局变量 print(num1) # 调用函数 func()
② 在局部作用域中可以访问全局变量
# 全局作用域（全局变量） num1 = 10 def func(): # 局部作用域（局部变量） # ② 在局部作用域中可以访问全局变量 print(num1) # 调用函数 func()
③ 在全局作用域中不能访问局部变量
# 全局作用域（全局变量） num1 = 10 def func(): # 局部作用域（局部变量） num2 = 20 # 调用函数 func() # 在全局作用域中调用局部变量num2 print(num2)
运行结果会发生报错。变量名称未被定义。
4、全局作用域中无法访问局部变量原因
在Python的底层存在一个“垃圾回收机制”，主要的作用就是回收内存空间。加快计算机的运行。我们在Python代码中定义的变量也是需要占用内存的，所以Python为了回收已经被已经过的内存，会自动将函数运行以后的内部变量和程序直接回收。
5、闭包可以把函数内部的局部变量保留
在函数嵌套的前提下，内部函数使用了外部函数的变量，并且外部函数返回了内部函数，我们把这个使用外部函数变量的内部函数称为闭包。
6、闭包的构成条件（三步走）
第一步：有嵌套
第二步：有引用
第三步：有返回（return）
''' 闭包程序三步走：① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回 ''' def func(): num = 20 # 局部变量 def inner(): print(num) return inner # 实际上inner函数并没有执行，只是返回了inner函数在内存中的地址 f = func() # 相当于把inner在内存中的地址0x7fbc9b3f8e18赋值给变量f f() # 找到inner函数的内存地址，并执行器内部的代码（num=20)，在于闭包函数保留了num=20这个局部变量
闭包的作用：正常情况下，当执行func()的时候，函数内部的变量num = 20，会随着函数的func函数的结束而被垃圾回收机制所回收。所以闭包的真正作用：就是可以在全局作用域中，实现间接对局部变量进行访问。
7、注意事项
由于闭包引用了外部函数的变量，则外部函数的变量没有及时释放，消耗内存。
8、在闭包的内部实现对外部变量的修改
新知识点：nonlocal关键字（在函数内部修改函数外部的变量，这个变量非全局变量）
老知识点：global关键字（在函数内部声明变量，代表引用全局作用域中的全局变量）
'''
Python闭包：① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回
'''
def outer():
num = 10
def inner():
# 这种写法无法实现通过闭包修改外部的局部变量'
nonlocal num
num = 20
print('outer函数中的num：', num) # 10
inner() # 执行函数inner，让num=20生效
print('outer函数中的num：', num) # 20
return inner
f = outer()
f()
二、装饰器
1、什么是装饰器
在不改变现有函数源代码以及函数调用方式的前提下，实现给函数增加额外的功能。
装饰器的本质就是一个闭包函数（三步：① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回）
有返回代表外部函数返回内部函数的内存地址（内部函数的名称）
2、装饰器的雏形
# 要求：把登录功能封装起来（比如封装成一个函数，添加这个登录不能影响现有功能函数）
'''
装饰器：本质是一个闭包，有嵌套、有引用、有返回（返回的是函数的内存地址）
参数fn在check中也是一个局部变量
参数fn：就是要装饰的函数的函数名，如comment，如download
'''
def check(fn):
def inner():
# 开发登录功能
print('登录功能')
# 调用原函数
fn()
return inner
# 评论功能（前提：登录）
def comment():
print('评论功能')
comment = check(comment)
comment()
# 下载功能（前提：登录）
def download():
print('下载功能')
download = check(download)
download()
3、装饰器定义
'''
装饰器：本质就是一个闭包 ① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回
'''
def check(fn):
def inner():
# 开发登录验证功能
print('验证登录')
# 执行原有函数
fn()
return inner
@check
def comment():
print('发表评论')
comment()
4、装饰器的作用：获取程序的执行时间
'''
定义获取程序的执行时间装饰器 => 闭包（① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回）
'''
import time
def get_time(fn):
def inner():
# ① 添加装饰器修饰功能（获取程序的执行时间）
begin = time.time()
# ② 调用fn函数，执行原函数代码
fn()
end = time.time()
print(f'这个函数的执行时间：{end - begin}')
return inner
@get_time
def demo():
for i in range(1000000):
print(i)
demo()
5、带有参数装饰器
'''
带有参数的装饰器：① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回
'''
def logging(fn):
def inner(*args, **kwargs):
# 添加装饰器代码（输出日志信息）
print('-- 日志信息：正在努力计算机 --')
# 执行要修饰的函数
fn(*args, **kwargs) # sum_num(a, b)
return inner
@logging
def sum_num(*args, **kwargs):
result = 0
# *args代表不定长元组参数，args = (10, 20)
for i in args:
result += i
# **kwargs代表不定长字典参数， kwargs = {a:30, b:40}
for i in kwargs.values():
result += i
print(result)
# sum_num带4个参数，而且类型不同，10和20以元组形式传递，a=30，b=40以字典形式传递
sum_num(10, 20, a=30, b=40)
6、带有返回装饰器
'''
带有返回值的装饰器：① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回
如果一个函数执行完毕后，没有return返回值，则默认返回None
'''
def logging(fn):
def inner(*args, **kwargs):
print('-- 日志信息：正在努力计算 --')
return fn(*args, **kwargs) # fn() = sub_num(20, 10) = result
return inner
@logging
def sub_num(a, b):
result = a - b
return result
print(sub_num(20, 10))
7、通用版本的装饰器
'''
通用装饰器：① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回 ④ 有不定长参数 ⑤ 有return返回值
'''
def logging(fn):
def inner(*args, **kwargs):
# 输出装饰器功能
print('-- 正在努力计算 --')
# 调用fn函数
return fn(*args, **kwargs)
return inner
@logging
def sum_num1(a, b):
result = a + b
return result
print(sum_num1(20, 10))
@logging
def sum_num2(a, b, c):
result = a + b + c
return result
print(sum_num2(10, 20, 30))
8、装饰器高级：使用装饰器传递参数
基本语法：
def 装饰器(fn):
...
@装饰器('参数')
def 函数():
# 函数代码
9、扩展：类装饰器（了解）
装饰器还有一种特殊的用法就是类装饰器，就是通过定义一个类来装饰函数。
class 类装饰器(): # 装饰器代码 @类装饰器名称 def 函数(): # 函数代码 类装饰器编写规则： ① 必须有一个__init__初始化方法，用于接收要装饰函数的函数 ② 必须把这个类转换为可以调用的函数