Python函数中的闭包及应用场景介绍

闭包是指一个函数内部定义的函数，并且这个内部函数可以访问外部函数的局部变量。在Python中，每当一个函数被调用时，都会创建一个新的本地命名空间来保存该函数的局部变量。但是，当这个函数结束时，局部命名空间会被回收，局部变量也会被销毁。而闭包的作用就是可以保留函数的状态，当外部函数执行完毕后，即使其局部命名空间被销毁，返回的内部函数仍然可以访问外部函数的局部变量。

闭包的定义如下：

def outer_func():
    x = 10
    def inner_func():
        print(x)
    return inner_func

上面的代码中，inner_func是个闭包，它可以访问外部函数outer_func中的局部变量x。

闭包的一个常见应用场景是在函数式编程中。函数式编程强调将函数作为一等公民，可以像变量一样进行操作，如赋值、传参等。而闭包可以使得函数保留状态，可以方便地构建一些函数式编程中的高阶函数。

下面是一些闭包的应用场景：

1. 缓存

def memoize(func):
    cache = {}
    def wrapper(n):
        if n not in cache:
            cache[n] = func(n)
        return cache[n]
    return wrapper

@memoize
def fib(n):
    if n <= 1:
        return n
    return fib(n-1) + fib(n-2)

上面的代码中，memoize函数可以用来缓存其他函数的结果。在wrapper函数中，如果输入n的结果已经被缓存，则直接返回缓存中的结果，否则才执行计算。这样可以大大提高程序的执行效率，尤其是在递归函数中。

2. 计数器

def counter():
    count = 0
    def wrapper():
        nonlocal count
        count += 1
        return count
    return wrapper

c = counter()
print(c())  # 输出1
print(c())  # 输出2

上面的代码中，counter函数返回一个闭包wrapper，每次调用闭包时，count会自增，并返回自增后的值。这样可以方便地实现一些计数功能，如统计函数调用次数等。

3. 实现私有化属性

def private_attribute(attrname):
    def getter(obj):
        return getattr(obj, "_" + attrname)
    def setter(obj, value):
        setattr(obj, "_" + attrname, value)
    return property(getter, setter)

class MyClass:
    age = private_attribute("age")

foo = MyClass()
foo.age = 18
print(foo.age)  # 输出18

上面的代码中，private_attribute函数返回一个闭包，该闭包定义了getter和setter方法，用来控制私有化属性的访问和赋值。通过这种方式，可以在类中方便地控制属性的访问权限。

闭包是Python中非常强大的特性，它可以用来优化代码，实现一些功能，在函数式编程中有着广泛的应用。通过使用闭包，我们可以方便地保留函数的状态，减少全局变量的使用，提高代码的可读性和可维护性。在实际的开发中，我们可以根据具体的需求，灵活运用闭包来解决问题。