day16：一文弄懂函数对象、函数嵌套和函数闭包的关系和应用

news2024/9/23 5:24:29

1.函数的对象

精髓：可以把函数当成变量去用

1.1 可以赋值

# func=内存地址
def func():
    print('from func')
    
f=func
print(f,func)
f()

输出：
<function func at 0x0000017A4E24F7F0> <function func at 0x0000017A4E24F7F0>
from func

1.2 可以把函数当做参数传给另外一个函数

'''示例1'''
def func():
    print('from func')
    
def foo(x): # x = func的内存地址
    print(x) 
    # x()

foo(func) # foo(func的内存地址)

输出：<function func at 0x0000028FE716F7F0>

'''示例2'''
def func():
    print('from func')
    
def foo(x):# x=func的内存地址
    # print(x)
    x()  # 调用func函数

foo(func) # foo(func的内存地址)

输出：from func

1.3 可以把函数当做另外一个函数的返回值

def foo(x): # x=func的内存地址
    return x # return func的内存地址

res=foo(func) # foo（func的内存地址）
print(res) # res=func的内存地址

res()

输出：
<function func at 0x0000011745EDF7F0>
from func

1.4 可以当做容器类型的一个元素

如：列表、字典、元组

def func():
    print('from func')

''''''
l=[func,]
print(l)   # 列表l的内存地址  输出：[<function func at 0x7f821a3dd1e0>]
l[0]()    # l[0]的结果为名字func的内存地址，指向函数func，l[0]加()结果为func()调用func函数

dic={'k1':func}
print(dic)   # 字典dic的输出：{'k1': <function func at 0x7fcd4bbaa1e0>}
dic['k1']()    # dic['k1']获取到func的内存地址，加()表示调用func函数

tup = (11, func)
print(tup[1])
tup[1]()

输出：
[<function func at 0x7efdfd9df1e0>]
from func
{‘k1’: <function func at 0x7efdfd9df1e0>}
from func
<function func at 0x7fe9718651e0>
from func

1.5 经典案例：函数对象应用示范

案例要求：写ATM机的基本业务功能，包括登录、转账、查询余额、提现、退出等功能

1.5.1 初级写法

'''###案例1：初级写法'''
def login():
    print('登录功能')

def transfer():
    print('转账功能')

def check_balance():
    print('查询余额')

def withdraw():
    print('提现功能')

while True:
    print('''
    0 退出
    1 登录
    2 转账
    3 查询余额
    4 提现
    ''')
    choice = input('请输入需要使用的功能编号：').strip()
    
    if not choice.isdigit():
        print('请输入范围内的功能编号！！！')
        continue
        
    if choice == '0':
        print('已退出')
        break
    elif choice == '1':
        login()
    elif choice == '2':
        transfer()
    elif choice == '3':
        check_balance()
    elif choice == '4':
        withdraw()
    else:
        print('输入的指令不存在，请重新输入')

点评：上述代码的可扩展性极差，如果需求变更，要求新增一个“注册”功能，我们需要修改三处，一是定义一个新的函数，功能为注册；二是while函数体类的用户信息需要新增；三是源代码中需要添加elif choice=5，再调用一下“注册”功能的函数；如果要增加10个功能，维护起来及其麻烦。我们来优化一下~~

1.5.2 中级写法

简化方向：见标题“1.4”，可以把函数当作容器类型的一个元素，将函数整合到字典里

'''###案例2：中级写法'''
def login():
    print('登录功能')
    
def transfer():
    print('转账功能')

def check_balance():
    print('查询余额')

def withdraw():
    print('提现功能')

func_dic = {
    '1':login,
    '2':transfer,
    '3':check_balance,
    '4':withdraw
}
# func_dic['1']() 
   # func_dic['1']值为login的内存地址，加()表示调用login()函数功能

while True:
    print('''
    0 退出
    1 登录
    2 转账
    3 查询余额
    4 提现
    ''')
    choice = input('请输入需要使用的功能编号：').strip()

    if not choice.isdigit():
        print('请输入范围内的功能编号！！！')
        continue

    if choice == '0':
        print('已退出')
        break

    if choice in func_dic:
        func_dic[choice]()
    else:
        print('输入的指令不存在，请重新输入')

点评：当需要新增功能时，上述代码也需要修改函数体，当函数体代码量过大时容易引入bug，思考下如何保证函数体内的函数不动，只修改函数体外的代码。

1.5.2 高级写法

简化方向：提高函数体的扩展性，将功能说明信息和功能整合到字典，把功能信息和函数功能当作容器的一个元素

def login():
    print('登录功能')


def transfer():
    print('转账功能')


def check_banlance():
    print('查询余额')


def withdraw():
    print('提现')


def register():
    print('注册')


func_dic={
    '0':['退出'],
    '1': ['登录功能', login],
    '2': ['转账功能', transfer],
    '3': ['查询余额', check_banlance],
    '4': ['提现', withdraw],
    '5': ['注册', register],
}

while True:
    for k in func_dic:
        print(k, func_dic[k][0])

    choice = input('请输入命令编号：').strip()
    if not choice.isdigit():
        print('请输入范围内的功能编号，编号，编号！！！')
        continue

    if choice == '0':
        break

    if choice in func_dic:
        func_dic[choice][1]()
    else:
        print('输入的指令不存在')

2. 函数嵌套

2.1 函数的嵌套调用：

说明：在调用一个函数的过程中又调用其他函数

案例：比较一串数字的大小
思路分析：
1.第一个和第二个数字先比较大小，留下大的那一个；
2.第一步中最大的数与第三个数比较，留下大的那一个；
3.第二步中最大的数与第四个数比较，留下大的那一个；
…
…
所以 将两两比较大小的功能封装成函数

'''案例：筛选出一串数字中最大的那个'''
def max2(x,y):
    if x > y:
        return x
    else:
        return y

def max4(a,b,c,d):
    # 第一步：比较a，b得到res1
    res1=max2(a,b)
    # 第二步：比较res1，c得到res2
    res2=max2(res1,c)
    # 第三步：比较res2，d得到res3
    res3=max2(res2,d)
    return res3

res=max4(1,2,3,4)
print(res)

2.2 函数的嵌套定义

说明：在函数内定义其他函数

def f1():
    def f2():
        pass

''' 求圆形的周长：2*pi*radius
	求圆形的面积：pi*(radius**2)
'''
def circle(radius,action=0):
    from math import pi

    def perimiter(radius):
        return 2*pi*radius

    # 求圆形的求面积：pi*(radius**2)
    def area(radius):
        return pi*(radius**2)

    if action == 0: 
        return 2*pi*radius   # 返回函数式
 
    elif action == 1:
        return area(radius) # 返回函数
# 调用方法1
result = circle(2,action=0)
print(result)

# 调用方法2
result = circle(2,action=0)
print(result)

3. 闭包函数

3.1 前期提要

闭包函数 = 名称空间与作用域+函数嵌套+函数对象
核心点：名字的查找关系是以函数定义阶段为准

3.2 什么是闭包函数

“闭”函数：指的该函数是内嵌函数
“包”函数：指的该函数包含对外层函数作用域名字的引用（不是对全局作用域）

3.1.1 案例1：闭包函数之名称空间与作用域的应用

''' 案例1 闭包函数：名称空间与作用域的应用'''
def f1():
    x = 33333333333333333333
    def f2():
        print(x)
    f2()

f1()  # 输出：33333333333333333333

补充说明：也就是说函数被当做数据处理时，始终以自带的作用域为准。若内嵌函数包含对外部函数作用域（而非全局作用域）中变量的引用，那么该’内嵌函数’就是闭包函数，简称闭包(Closures)

3.1.2 案例2：闭包函数之名称空间与作用域的应用+函数嵌套

''' 案例2 闭包函数：名称空间与作用域的应用+函数嵌套'''
def f1():
    x = 33333333333333333333
    def f2():
        print(x)
    f2()

x=11111
def bar():
    x=444444
    f1()

def foo():
    x=2222
    bar()

foo()  # 输出：33333333333333333333

在这里插入图片描述

3.3 闭包函数：函数对象

def f1():
    x = 33333333333333333333
    def f2():
        print('函数f2：',x)
    return f2

f=f1()     # 返回函数f2的内存地址
print(f)   # 输出：<function f1.<locals>.f2 at 0x7ff3a9819d08>

x=4444
f()     # 输出：函数f2： 33333333333333333333
        # 解释：1、f存的是f1(),f1()返回值为函数f2的内存地址，故f()相当于调用了函数f2
        #      2、f2是f1的内嵌函数，即函数f2为“闭”函数，f2包含对外层函数作用域名字的引用
def foo():
    x=5555
    f()

foo()  # 相当于调用f()==>f2()，故输出为：函数f2： 33333333333333333333

3.4 闭包函数的应用

为何要有闭包函数，两种为函数体传参的方式

3.4.1 方式一：直接把函数体需要的参数定义成形参

'''案例1 改革开放前：直接把函数体需要的参数定义成形参'''
def f2(x):
    print(x)

f2(1)
f2(2)
f2(3)

3.4.2 方式二：将需要传入的值包给函数

''' 案例2 改革开放后：'''
def f1(x):
    def f2():
        print(x)
    return f2

x=f1(3)
print(x) # 返回的是函数f2的内存地址 

x()  # 调用f2，即打印结果为 3

3.4.3 更加直观的案例

'''传参的方案一：把函数需要的值定义为形参'''

import requests

def get(url):
    response=requests.get(url)
    print(len(response.text))

get('https://www.baidu.com')
get('https://www.cnblogs.com/linhaifeng')
get('https://zhuanlan.zhihu.com/p/109056932')

'''传参的方案二：把函数需要的值包给外层函数'''

import requests

def outter(url):
    # url='https://www.baidu.com'  #  将url传到outter，相当于在outter的作用域内定义了 url='https://www.baidu.com'这个变量
    def get():
        response=requests.get(url)
        print(len(response.text))
    return get

baidu=outter('https://www.baidu.com')
baidu()
baidu()
baidu()

<分析>：对比两种方式，方案一在下载同一页面时需要重复传入url，而方案二只需要传一次值，就会得到一个包含指定url的闭包函数，以后调用该闭包函数无需再传url.

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