讓我們看看編寫內(nèi)部函數(shù)的三個常見原因。

注意：在Python中，函數(shù)是“一等公民”。這意味著它們與任何其他對象（整數(shù)、字符串、列表、模塊等）相當。您可以動態(tài)地創(chuàng)建或銷毀它們、將它們傳遞給其他函數(shù)、將它們作為值返回等等。

本教程使用Python 3.4.1版。

封裝

您使用內(nèi)部函數(shù)來保護它們不受函數(shù)外部發(fā)生的任何事情的影響，這意味著它們被隱藏在全局范圍之外。

這里有一個簡單的例子突出了這個概念：

def outer(num1):
    def inner_increment(num1):  # Hidden from outer code
        return num1 + 1
    num2 = inner_increment(num1)
    print(num1, num2)

inner_increment(10)
# outer(10)

嘗試調用inner_increment()：

Traceback (most recent call last):
  File "inner.py", line 7, ininner_increment()
NameError: name 'inner_increment' is not defined

現(xiàn)在注釋掉inner_increment()調用并取消外部函數(shù)調用的注釋，outer(10)，作為參數(shù)傳入：

10 11

注意：請記住這只是一個示例。盡管這段代碼確實達到了預期的效果，但是最好使用前導下劃線將inner_increment()變成頂級的“私有”函數(shù)：_inner_increment()。

下面的遞歸示例是嵌套函數(shù)的一個稍微好一點的用例：

def factorial(number):

    # Error handling
    if not isinstance(number, int):
        raise TypeError("Sorry. 'number' must be an integer.")
    if not number >= 0:
        raise ValueError("Sorry. 'number' must be zero or positive.")

    def inner_factorial(number):
        if number <= 1:
            return 1
        return number*inner_factorial(number-1)
    return inner_factorial(number)

# Call the outer function.
print(factorial(4))

也測試一下。使用此設計模式的一個主要優(yōu)點是，通過在外部函數(shù)中執(zhí)行所有參數(shù)檢查，可以安全地跳過內(nèi)部函數(shù)中的錯誤檢查。

def process(file_name):
    def do_stuff(file_process):
        for line in file_process:
            print(line)
    if isinstance(file_name, str):
        with open(file_name, 'r') as f:
            do_stuff(f)
    else:
        do_stuff(file_name)

def process(file_name):

    def do_stuff(file_process):
        wifi_locations = {}

        for line in file_process:
            values = line.split(',')
            # Build the dict and increment values.
            wifi_locations[values[1]] = wifi_locations.get(values[1], 0) + 1

        max_key = 0
        for name, key in wifi_locations.items():
            all_locations = sum(wifi_locations.values())
            if key > max_key:
                max_key = key
                business = name

        print(f'There are {all_locations} WiFi hotspots in NYC, '
              f'and {business} has the most with {max_key}.')

    if isinstance(file_name, str):
        with open(file_name, 'r') as f:
            do_stuff(f)
    else:
        do_stuff(file_name)

>>> process('NAME_OF_THE.csv')
There are 1251 WiFi hotspots in NYC, and Starbucks has the most with 212.

def generate_power(number):
    """
    Examples of use:

    >>> raise_two = generate_power(2)
    >>> raise_three = generate_power(3)
    >>> print(raise_two(7))
    128
    >>> print(raise_three(5))
    243
    """

    # Define the inner function ...
    def nth_power(power):
        return number ** power
    # ... that is returned by the factory function.

    return nth_power

示例中發(fā)生了什么

讓我們看看這個例子中發(fā)生了什么：

1. generate_power()是工廠函數(shù)，僅表示每次調用它都會創(chuàng)建一個新函數(shù)，然后返回新創(chuàng)建的函數(shù)。因此，raise_two()和raise_three()是新創(chuàng)建的功能。

2. 這個新的內(nèi)部函數(shù)有什么作用？它只接受一個參數(shù)power，然后返回number**power。

3. 內(nèi)部函數(shù)從哪里獲得價值number？這就是閉包起作用的地方：從外部函數(shù)（工廠函數(shù)）nth_power()獲取值power。讓我們逐步完成此過程：

• 調用外部函數(shù)：generate_power(2)。

• Build nth_power()，它接受一個參數(shù)power。

• 拍攝的狀態(tài)快照nth_power()，其中包括number=2。

• 將該快照傳遞到中generate_power()。

• 返回nth_power()。

換句話說，閉包“初始化”其中的數(shù)字欄nth_power()，然后將其返回。現(xiàn)在，無論何時調用該新返回的函數(shù)，它都將始終看到其自己的私有快照，其中包括number=2。

結論

閉包和工廠函數(shù)的使用是內(nèi)部函數(shù)的最常見和最強大的用法。在大多數(shù)情況下，當您看到修飾的函數(shù)時，修飾器是一個工廠函數(shù)，它將一個函數(shù)作為參數(shù)并返回一個新函數(shù)，該新函數(shù)在閉包內(nèi)部包括舊函數(shù)。停止。深吸一口氣。喝杯咖啡。再讀一遍。

換句話說，裝飾器只是用于實現(xiàn)generate_power()示例中概述的過程的語法糖。

我給您留下最后一個示例：

def generate_power(exponent):
    def decorator(f):
        def inner(*args):
            result = f(*args)
            return exponent**result
        return inner
    return decorator


@generate_power(2)
def raise_two(n):
    return n

print(raise_two(7))


@generate_power(3)
def raise_three(n):
    return n

print(raise_two(5))

如果您的代碼編輯器允許，并排查看generate_power(exponent)和generate_power(number)以說明所討論的概念。（例如，Sublime Text具有列視圖。）

如果尚未對這兩個函數(shù)進行編碼，請打開“代碼編輯器”并開始編碼。對于新程序員來說，編碼是一項實踐活動：就像騎自行車一樣，你只需要自己動手，自己動手。所以回到手頭的任務！

鍵入代碼后，您現(xiàn)在可以清楚地看到，它的相似之處在于產(chǎn)生相同的結果，但也存在差異。對于那些從未使用過decorators的人來說，如果你冒險沿著這條路走下去，注意這些差異將是理解它們的第一步。