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[313] 2019-12-20_了解如何在闭包里使用外围作用域中的变量

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-16
2019-12-20_了解如何在闭包里使用外围作用域中的变量 了 解 如 何 在 闭 包 里 使 用 外 围 作 用 域 中 的 变 量 a F a   a F a 攻 防 实 验 室   2 0 1 9 - 1 2 - 2 0 s o r t 排 序 排 序   开 始 之 前 先 看 下 s o r t 排 序 的 应 用 ， p y t h o n 3 的 s o r t 函 数 一 共 有 两 个 参 数 ， k e y 和 r e v e r s e ， 相 对 p y t h o n 2 去 掉 了 c m p 。 以 p y t h o n 3 为 例 ， 先 说 r e v e r s e 参 ， r e v e r s e 用 来 指 定 升 序 还 是 降 序 ， T r u e 为 降 序 ， F a l s e 为 升 序 ， 示 例 代 码 如 下 。     下 面 来 看 下 k e y 参 数 ， k e y 用 来 指 定 一 个 比 较 元 素 ， 用 此 元 素 来 做 排 序 ， k e y 可 以 接 一 个 自 定 义 函 数 ， 或 者 p y t h o n 自 带 的 函 数 ， 或 者 是 l a m b d a 表 达 式 。   先 看 k e y 接 自 带 函 数 的 情 况 ， 列 举 一 个 简 单 的 例 子 ， 根 据 列 表 元 素 的 长 度 来 排 序 ， 示 例 如 下 。     上 面 例 子 一 目 了 然 ， 可 以 回 顾 下 这 个 过 程 ， 即 s o r t 用 k e y 指 定 了 排 序 基 础 ， 这 个 基 础 是 自 带 的 l e n 函 数 ， 这 时 a 中 的 每 个 元 素 都 会 调 用 k e y 指 定 的 l e n 函 数 去 做 处 理 ， 然 后 返 回 相 应 的 结 果 ， 最 后 用 返 回 的 结 果 为 基 础 做 排 序 。 而 上 面 的 例 子 返 回 的 结 果 就 变 成 了 [ 1 ,   2 ,   3 ,   2 ,   1 ] ， 对 这 个 结 果 排 序 后 就 是 a 的 最 终 结 果 。
  匿 名 函 数 l a m b d a 表 达 式 也 同 理 ， 例 如 下 面 例 子 ， 有 一 个 s t u d e n t 列 表 ， 每 个 元 素 是 包 含 了 学 生 姓 名 和 年 龄 的 元 组 。   可 以 看 到 k e y 排 序 的 基 础 是 经 过 匿 名 函 数 的 处 理 的 ， 而 处 理 的 方 法 就 是 取 元 素 的 第 二 个 值 也 就 是 年 龄 进 行 返 回 ， 那 么 排 序 就 相 当 于 变 成 了 [ 1 5 ,   1 2 ,   1 0 ] ， 默 认 升 序 ， 所 以 最 终 结 果 如 上 图 。   而 k e y 还 可 以 跟 一 个 自 定 义 的 函 数 ， 例 如 下 面 这 个 例 子 ， 跟 自 定 义 函 数 ， 自 定 义 函 数 做 一 个 简 单 的 处 理 ， 即 返 回 元 素 的 第 二 个 值 。     R a n d o m 每 个 元 素 都 给 到 s o r t _ t e s t 后 ， 返 回 的 值 组 成 一 个 列 表 就 变 成 了 [ 2 ,   4 ,   1 ,   3 ] ， 升 序 后 对 应 上 相 应 的 元 素 内 容 ， 即 是 最 后 的 排 序 结 果 。   闭 包 闭 包   了 解 了 上 面 的 s o r t 排 序 后 ， 开 始 正 式 内 容 ， 先 来 看 下 闭 包 的 应 用 ， 例 如 有 这 样 一 个 需 求 ， 有 一 份 列 表 ， 元 素 都 是 数 字 ， 现 在 要 进 行 排 序 ， 而 排 序 时 ， 需 要 把 出 现 在 某 个 组 内 的 数 字 放 到 那 些 组 外 数 字 之 前 。   这 种 需 求 的 应 用 例 如 一 些 程 序 的 消 息 提 示 ， 需 要 把 重 要 的 消 息 或 意 外 的 事 件 优 先 显 示 在 其 他 内 容 的 前 面 。   实 现 思 路 ： 使 用 s o r t 排 序 ， k e y 参 数 跟 一 个 自 定 义 函 数 ， 自 定 义 函 数 的 返 回 值 作 为 排 序 的 基 础 ， 而 自 定 义 函 数 的 功 能 就 是 判 断 元 素 是 否 在 某 个 组 中 。 示 例 代 码 如 下 。     上 面 示 例 ， 即 我 们 对 n u m b e r s 列 表 进 行 排 序 ， 而 列 表 中 元 素 如 果 属 于 g r o u p 组 ， 则 往 前 放 。 在 h e l p e r 函 数 中 我 们 r e t u r n 的 是 一 个 元 组 ， 排 序 的 值 放 到 了 第 二 个 元 素 ， 如 果 元 素 属 于 g r o u p 则 第 一 个 元 素 就 为 0 ， 否 则 为 1 ， 而 元 组 之 间 比 大 小 ， 会 先 通 过 下 标 为 0 的 元 素 进 行 对 比 ， 如 果 相 等 再 对 比 下 标 为 1 的 元 素 ， 直 到 比 出 结 果 （ 列 表 同 样 适 用 ） 。   上 面 例 子 了 解 后 ， 我 们 再 来 看 下 其 他 的 应 用 点 ， 第 一 个 是 闭 包 的 应 用 ， 闭 包 是 指 定 义 在 某 个 作 用 域 的 函 数 可 以 读 取 另 一 个 作 用 域 里 面 的 变 量 ， 简 单 理 解 ， 即 定 义 在 一 个 函 数 内 部 的 函 数 ， 上 面 例 子 中 h e l p e r 函 数 之 所 以 能 够 访 问 到 s o r t _ p r i o r i t y 的 g r o u p c a n s h u   , 原 因 就 在 于 它 是 闭 包 。
  第 二 个 是 p y t h o n 中 的 函 数 ， p y t h o n 中 函 数 可 以 直 接 赋 给 变 量 ， 或 当 参 数 传 递 给 其 他 函 数 ， 然 后 进 行 相 应 的 i f 判 断 和 处 理 ， 所 以 上 面 例 子 中 可 以 直 接 把 h e l p e r 当 参 数 传 给 s o r t 的 k e y 。   例 子 优 化 例 子 优 化   上 面 例 子 我 们 想 优 化 一 下 ， 例 如 还 是 那 个 紧 急 消 息 提 示 的 需 求 ， 那 么 s o r t _ p r i o r i t y 函 数 应 该 有 一 个 返 回 值 ， 这 个 返 回 值 用 来 代 表 是 否 出 现 了 优 先 级 较 高 的 消 息 ， 这 样 s o r t _ p r o i o r i t y 函 数 的 调 用 者 就 可 以 根 据 返 回 值 来 做 相 应 的 处 理 。   实 现 思 路 ： 设 置 一 个 标 志 变 量 初 始 为 F a l s e ， 如 果 判 断 的 值 在 g r o u p 组 中 ， 那 么 就 将 标 志 变 量 设 为 T r u e ， 改 变 代 码 如 下 。     可 以 看 到 排 序 是 没 问 题 的 ， 但 是 f o u n d 的 结 果 返 回 的 确 实 f a l s e 。 N u m b e r s 中 的 某 些 数 字 确 实 存 在 于 g r o u p 中 ， 结 果 应 该 是 返 回 t r u e 的 。   我 们 来 看 下 原 因 ： 在 p y t h o n 中 ， 给 变 量 赋 值 有 一 个 规 则 ， 如 果 当 前 作 用 域 内 已 经 定 义 了 这 个 变 量 ， 那 么 该 变 量 就 会 具 备 新 值 ， 如 果 当 前 作 用 域 没 有 这 个 变 量 呢 ， 那 么 p y t h o n 会 把 这 次 赋 值 作 为 对 该 变 量 的 定 义 ， 而 新 定 义 的 这 个 变 量 ， 其 作 用 域 就 是 进 行 赋 值 操 作 的 这 个 函 数 。   了 解 了 原 因 ， 那 么 刚 才 返 回 f a l s e 的 现 象 就 好 解 释 了 ， h e l p e r 进 行 f o u n d 值 的 改 变 操 作 ， 是 在 闭 包 中 进 行 的 ， 那 么 这 次 赋 值 其 实 就 相 当 于 在 h e l p e r 函 数 中 新 建 了 一 个 f o u n d 变 量 ， 而 不 是 给 s o r t _ p r i o r i t y 2 函 数 中 的 那 个 f o u n d 赋 值 。   这 种 问 题 我 们 可 以 叫 做 作 用 域 b u g 或 者 范 围 b u g ， p y t h o n 语 言 是 故 意 这 样 设 计 的 ， 这 么 设 计 可 以 防 止 函 数 中 的 局 部 变 量 污 染 函 数 外 面 的 模 块 。 那 么 ， 如 果 不 这 么 做 后 果 是 什 么 呢 ， 函 数 内 的 每 个 赋 值 操 作 ， 都 会 影 响 到 外 面 的 全 局 作 用 域 ， 导 致 代 码 混 乱 ， 产 生 无 法 预 计 的 b u g 。   获 取 闭 包 内 的 数 据 获 取 闭 包 内 的 数 据   P y t h o n 提 供 了 n o n l o c a l 语 （ 翻 译 ： 非 本 地 ） 句 ， 此 语 句 标 识 的 变 量 赋 值 的 时 候 ， 会 去 上 层 作 用 域 进 行 查 找 。 现 在 修 改 代 码 如 下 。  
  可 以 看 到 ， 当 h e l p e r 闭 包 修 改 f o u n d 变 量 的 时 候 ， 因 为 n o n l o c a l 的 作 用 ， 会 向 上 一 级 作 用 域 去 查 找 并 赋 值 ， 所 以 我 们 成 功 修 改 了 s o r t _ p r i o r i t y 3 中 的 f o u n d 值 。   下 面 看 下 n o n l o c a l 的 注 意 点 以 及 和 g l o b a l 的 区 别 。   注 意 点 ： N o n l o c a l 清 楚 的 表 明 了 ， 如 果 在 闭 包 内 给 指 定 变 量 赋 值 ， 那 么 修 改 的 其 实 是 闭 包 外 那 个 作 用 域 中 的 变 量 。 注 意 ， 仅 仅 是 上 一 级 的 作 用 域 ， 再 往 上 ， n o n l o c a l 就 无 能 为 力 了 ， 因 为 那 样 操 作 很 有 可 能 会 污 染 全 局 作 用 域 而 造 成 难 以 发 现 的 b u g 。 且 使 用 n o n l o c a l 还 需 要 注 意 的 一 点 是 n o n l o c a l 定 义 的 变 量 和 上 一 级 作 用 域 的 对 应 变 量 不 要 距 离 太 远 ， 否 则 看 代 码 查 找 时 很 难 追 踪 ， 理 解 起 来 也 不 容 易 。   区 别 1 ： g l o b a l 和 n o n l o c a l 的 功 能 不 同 ， g l o b a l 修 饰 的 是 全 局 变 量 ， 而 n o n l o c a l 修 饰 的 是 上 一 级 函 数 中 的 局 部 变 量 ， 需 要 注 意 的 是 ， 如 果 上 一 级 函 数 不 存 在 该 局 部 变 量 ， 则 n o n l o c a l 会 报 错 。   区 别 2 ： g l o b a l 和 n o n l o c a l 的 范 围 不 同 ， g l o b a l 可 以 使 用 在 任 何 地 方 ， 包 括 上 层 函 数 和 嵌 套 函 数 ， 哪 怕 之 前 未 定 义 该 变 量 ， g l o b a l 修 改 后 也 可 以 直 接 使 用 ， 而 n o n l o c a l 只 能 用 于 嵌 套 函 数 中 ， 并 且 外 层 必 须 定 义 该 变 量 ， 否 则 会 报 错 。   总 结 ： n o n l o c a l 适 用 于 代 码 量 较 少 ， 不 复 杂 的 函 数 中 ， 如 果 代 码 多 ， 函 数 复 杂 ， n o n l o c a l 可 能 不 好 追 踪 ， 代 码 不 易 读 。   例 子 优 化 例 子 优 化 2   当 函 数 也 复 杂 ， 代 码 也 长 的 时 候 ， 我 们 应 该 把 相 关 代 码 封 装 到 辅 助 类 中 ， 考 虑 丢 弃 n o n l o c a l 的 使 用 ， 例 如 下 面 定 义 的 这 个 类 ， 功 能 与 n o n l o c a l 相 同 ， 理 解 起 来 非 常 容 易 。     上 面 这 个 类 的 作 用 和 n o n l o c a l 作 用 相 同 ， 类 使 用 了 _ _ c a l l _ _ 魔 法 方 法 ， 作 用 是 可 以 让 实 例 对 象 变 成 一 个 可 被 调 用 的 对 象 。 在 P y t h o n 中 ， 一 个 特 殊 的 魔 法 方 法 可 以 让 类 的 实 例 行 为 表 现 的 像 函 数 一 样 ， 可 以 进 行 调 用 ， 也 可 以 当 作 函 数 传 到 另 一 个 函 数 中 ， 非 常 强 大 的 一 个 惊 人 特 性 。   然 后 我 们 实 例 化 了 s o r t e r 类 并 给 到 了 s o r t e r 变 量 进 行 排 序 ， 最 后 断 言 f o u n d 存 在 则 为 t r u e ， 否 则 为 f a l s e 。   P y t h o n 2   n o n l o c a l   上 面 应 用 的 n o n l o c a l 都 是 在 p y t h o n 3 环 境 下 使 用 的 ， 而 p y t h o n 2 中 是 不 存 在 n o n l o c a l 关 键 字 的 ， 如 果 需 要 实 现 同 样 的 效 果 ， 则 需 要 利 用 作 用 域 规 则 特 性 来 实 现 ， 看 代 码 。  
  最 大 区 别 在 于 f o u n d 定 义 成 了 一 个 列 表 ， 我 们 定 义 成 变 量 的 时 候 ， 闭 包 内 是 无 法 修 改 的 ， 所 以 需 要 用 p y t h o n 3 的 n o n l o c a l 来 修 饰 ， 而 列 表 是 可 变 元 素 ， 当 h e l p e r 中 修 改 f o u n d 列 表 的 第 一 个 元 素 时 ， 根 据 作 用 域 规 则 ， 它 会 向 上 查 找 ， 找 到 s o r t _ p r i o r i t y 函 数 中 的 f o u n d 列 表 来 进 行 修 改 。 上 级 作 用 域 中 的 变 量 是 字 典 、 集 、 某 个 类 的 实 例 时 ， 此 技 巧 同 样 适 用 。   总 结 总 结   1 ， 对 于 定 义 在 某 作 用 域 的 闭 包 来 说 ， 它 可 以 引 用 这 些 作 用 域 中 的 变 量 。 2 ， 使 用 默 认 方 式 对 闭 包 内 变 量 赋 值 ， 不 会 影 响 外 围 作 用 域 中 的 同 名 变 量 。 3 ， 在 p y t h o n 3 中 ， 程 序 可 以 在 闭 包 内 使 用 n o n l o c a l 语 句 来 修 饰 某 个 名 称 ， 使 该 闭 包 能 够 修 改 外 围 作 用 域 中 的 同 名 变 量 。 4 ， 在 p y t h o n 2 中 ， 程 序 可 以 使 用 可 变 值 来 实 现 与 n o n l o c a l 语 句 相 仿 的 机 制 。 5 ， 除 了 那 些 比 较 简 单 的 函 数 ， 尽 量 不 要 使 用 n o n l o c a l 语 句 。 欢 迎 将 文 章 分 享 到 朋 友 圈   点 个 在 看 ， 是 我 们 不 断 创 新 的 动 力 。
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