匿名函数与闭包

匿名函数

Python 提供了一个关键字 lambda，让我们可以创建一个匿名函数，也就是没有名称的函数。它的形式如下：

lambda 参数: 表达式

关键字 lambda 说明它是一个匿名函数，冒号 : 前面的变量是该匿名函数的参数，冒号后面是函数的返回值，注意这里不需使用 return 关键字。我们将上面的 double 函数改写成一个匿名函数，如下：

lambda x: 2 * x

那怎么调用匿名函数呢？可以直接这样使用：

>>> (lambda x: 2 * x)(8)
16

由于匿名函数本质上是一个函数对象，也可以将其赋值给另一个变量，再由该变量来调用函数，如下：

>>> f = lambda x: 2 * x   # 将匿名函数赋给变量 f
>>> f
<function <lambda> at 0x7f835a696578>
>>> f(8)
16

lambda 函数一般适用于创建一些临时性的，小巧的函数。比如上面的 double 函数，我们当然可以使用 def 来定义，但使用 lambda 来创建会显得很简洁，尤其是在高阶函数的使用中。

def func(g, arr):
    return [g(x) for x in arr]

现在给一个列表 [1, 2, 3, 4]，利用上面的函数，对列表中的元素加 1，返回一个新的列表，你可能这样用：

def add_one(x):
    return x + 1

arr = func(add_one, [1, 2, 3, 4])

这样做没什么错，可是 add_one 这个函数太简单了，使用 def 定义未免有点小题大作，我们改用 lambda：

arr = func(lambda x: x + 1, [1, 2, 3, 4])

闭包

在 Python 中，函数也是一个对象。因此，我们在定义函数时，可以再嵌套定义一个函数，并将该嵌套函数返回，比如：

from math import pow

def make_pow(n):
    def inner_func(x):     # 嵌套定义了 inner_func
        return pow(x, n)   # 注意这里引用了外部函数的 n
    return inner_func      # 返回 inner_func

上面的代码中，函数 make_pow 里面又定义了一个内部函数 inner_func，然后将该函数返回。因此，我们可以使用 make_pow 来生成另一个函数：

>>> pow2 = make_pow(2)  # pow2 是一个函数，参数 2 是一个自由变量
>>> pow2
<function inner_func at 0x10271faa0>
>>> pow2(6)
36.0

我们还注意到，内部函数 inner_func 引用了外部函数 make_pow 的自由变量 n，这也就意味着，当函数 make_pow 的生命周期结束之后，n 这个变量依然会保存在 inner_func 中，它被 inner_func 所引用。

>>> del make_pow         # 删除 make_pow
>>> pow3 = make_pow(3)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'make_pow' is not defined
>>> pow2(9)     # pow2 仍可正常调用，自由变量 2 仍保存在 pow2 中
81.0

像上面这种情况，一个函数返回了一个内部函数，该内部函数引用了外部函数的相关参数和变量，我们把该返回的内部函数称为闭包（Closure）。在上面的例子中，inner_func 就是一个闭包，它引用了自由变量 n。

闭包的作用

• 闭包的最大特点就是引用了自由变量，即使生成闭包的环境已经释放，闭包仍然存在。
• 闭包在运行时可以有多个实例，即使传入的参数相同。

>>> pow_a = make_pow(2)
>>> pow_b = make_pow(2)
>>> pow_a == pow_b
False

• 利用闭包，我们还可以模拟类的实例。

这里构造一个类，用于求一个点到另一个点的距离：

from math import sqrt

class Point(object):
    def __init__(self, x, y):
        self.x, self.y = x, y

    def get_distance(self, u, v):
        distance = sqrt((self.x - u) ** 2 + (self.y - v) ** 2)
        return distance

>>> pt = Point(7, 2)        # 创建一个点
>>> pt.get_distance(10, 6)  # 求到另一个点的距离
5.0

用闭包来实现：

def point(x, y):
    def get_distance(u, v):
        return sqrt((x - u) ** 2 + (y - v) ** 2)

    return get_distance

>>> pt = point(7, 2)
>>> pt(10, 6)
5.0

可以看到，结果是一样的，但使用闭包实现比使用类更加简洁。