闭包 (closure)是个精确但又很难解释的电脑名词。在 Perl 里面,闭包是以 匿名函数的形式来实现,具有持续参照位于该函数范围之外的文字式变数值的能力。这些外部的文字变数会神奇地保留它们在闭包函数最初定义时的值 (深连结)。
如果一个程式语言容许函数递回另一个函数的话 (像 Perl 就是),闭包便具有意义。要注意的是,有些语言虽提供匿名函数的功能,但却无法正确处理闭包; Python 这个语言便是一例。如果要想多了解闭包的话,建议你去找本功能性程式 设计的教科书来看。Scheme这个语言不仅支持闭包,更鼓励多加使用。
以下是个典型的产生函数的函数:
sub add_function_generator {
return sub { shift + shift }
}
$add_sub = add_function_generator()
$sum = &$add_sub(4,5); # $sum是 9了
闭包用起来就像是个函数样板,其中保留了一些可以在稍後再填入的空格。add_function_generator() 所递回的匿名函数在技术上来讲并不能算是一个闭包, 因为它没有用到任何位在这个函数范围之外的文字变数。
把上面这个例子和下面这个make_adder()函数对照一下,下面这个函数所递回的匿名函数中使用了一个外部的文字变数。这种指明外部函数的作法需要由 Perl递回一个适当的闭包,因此那个文字变数在匿名函数产生之时的值便永久地被锁进闭包里。
sub make_adder {
my $addpiece = shift
return sub { shift + $addpiece }
}
$f1 = make_adder(20);
$f2 = make_adder(555);
这样一来&$f1($n) 永远会是 20加上你传进去的值$n ,而&$f2($n) 将 永远会是 555加上你传进去的值$n。$addpiece的值会在闭包中保留下来。
闭包在比较实际的场合中也常用得到,譬如当你想把一些程式码传入一个函数时:
my $line
timeout(30,sub { $line = <STDIN>})
如果要执行的程式码当初是以字串的形式传入的话,即'$line = <STDIN>' ,那么timeout() 这个假想的函数在回到该函数被呼叫时所在的范围後便无法再撷取$line这个文字变数的值了。
语法结构编辑
Groovy的闭包
闭包(Closure)是Java所不具备的语法结构。闭包就是一个代码块,用“{ }”包起来。此时,程序代码也就成了数据,可以被一个变量所引用(与C语言的函数指针比较类似)。闭包的最典型的应用是实现回调函数(callback)。Groovy的API大量使用闭包,以实现对外开放。闭包的创建过程很简单,例如:
{ 参数 ->
代码...
}
参考下面的例子代码,定义了c1和c2两个闭包,并对它们进行调用:
def c1 = { println it }
def c2 = { text ->println text }
c1.call("content1") //用call方法调用闭包
c2("content2") //直接调用闭包
“->;”之前的部分为闭包的参数,如果有多个参数,之间可用逗号分割;“->;”之后的部分为闭包内的程序代码。如果省略了“->;”和它之前的部分,此时闭包中代码,可以用名为“it”的变量访问参数。
闭包的返回值和函数的返回值定义方式是一样的:如果有return语句,则返回值是return语句后面的内容;如果没有return语句,则闭包内的最后一行代码就是它的返回值。[1]
环境表达编辑
在Javascript中闭包(Closure)
什么是闭包
“官方”的解释是:所谓“闭包”,指的是一个拥有许多变量和绑定了这些变量的环境的表达式(通常是一个函数),因而这些变量也是该表达式的一部分。
相信很少有人能直接看懂这句话,因为他描述的太学术。我想用如何在Javascript中创建一个闭包来告诉你什么是闭包,因为跳过闭包的创建过程直接理解闭包的定义是非常困难的。看下面这段
代码
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function a(){
var i=0
function b(){
alert(++i)
}
return b
}
var c=a()
c()
特点
这段代码有两个特点:
1、函数b嵌套在函数a内部;
2、函数a返回函数b。
这样在执行完var c=a( )后,变量c实际上是指向了函数b,再执行c( )后就会弹出一个窗口显示i的值(第一次为1)。这段代码其实就创建了一个闭包,为什么?因为函数a外的变量c引用了函数a内的函数b,就是说:
当函数a的内部函数b被函数a外的一个变量引用的时候,就创建了一个闭包。
作用
简而言之,闭包的作用就是在a执行完并返回后,闭包使得Javascript的垃圾回收机制GC不会收回a所占用的资源,因为a的内部函数b的执行需要依赖a中的变量。这是对闭包作用的非常直白的描述,不专业也不严谨,但大概意思就是这样,理解闭包需要循序渐进的过程。
在上面的例子中,由于闭包的存在使得函数a返回后,a中的i始终存在,这样每次执行c(),i都是自加1后alert出i的值。
那 么我们来想象另一种情况,如果a返回的不是函数b,情况就完全不同了。因为a执行完后,b没有被返回给a的外界,只是被a所引用,而此时a也只会被b引 用,因此函数a和b互相引用但又不被外界打扰(被外界引用),函数a和b就会被GC回收。(关于Javascript的垃圾回收机制将在后面详细介绍)
另一个例子
模拟私有变量
function Counter(start){
var count = start
return{
increment:function(){
count++
},
get:function(){
return count
}
}
}
var foo =Counter(4)
foo.increment()
foo.get()// 5
结果
这里,Counter 函数返回两个闭包,函数 increment 和函数 get。 这两个函数都维持着 对外部作用域 Counter 的引用,因此总可以访问此作用域内定义的变量 count.
文法
objective c的闭包(block)
objective c 中的的闭包,是通过block实现的。Apple在C,Objective-C和C++中扩充了Block这种文法的,并且在GCC4.2中进行了支持。你可以把它理解为函数指针,匿名函数,闭包,lambda表达式,这里暂且用块对象来表述,因为它们之间还是有些许不同的。
声明一个块
如果以内联方式使用块对象,则无需声明。块对象声明语法与函数指针声明语法相似,但是块对象应使用脱字符(^)而非星号指针 (*)。下面的代码声明一个aBlock变量,它标识一个需传入三个参数并具有float返回值的块。
float (^aBlock)(const int*, int, float)
l 创建一个块
块使用脱字符(^)作为起始标志,使用分号作为结束标志。下面的例子声明一个简单块,并且将其赋给之前声明的block变量(oneFrom)。
int (^oneFrom)(int)
oneFrom = ^(int anInt) {
return anInt - 1
}
微观世界
如 果要更加深入的了解闭包以及函数a和嵌套函数b的关系,我们需要引入另外几个概念:函数的执行环境(execution context)、活动对象(call object)、作用域(scope)、作用域链(scope chain)。以函数a从定义到执行的过程为例阐述这几个概念。
1、当定义函数a的时候,js解释器会将函数a的作用域链(scope chain)设置为定义a时a所在的“环境”,如果a是一个全局函数,则scope chain中只有window对象。
2、当函数a执行的时候,a会进入相应的执行环境(execution context)。
3、在创建执行环境的过程中,首先会为a添加一个scope属性,即a的作用域,其值就为第1步中的scope chain。即a.scope=a的作用域链。
4、然后执行环境会创建一个活动对象(call object)。活动对象也是一个拥有属性的对象,但它不具有原型而且不能通过JavaScript代码直接访问。创建完活动对象后,把活动对象添加到a的作用域链的最顶端。此时a的作用域链包含了两个对象:a的活动对象和window对象。
5、下一步是在活动对象上添加一个arguments属性,它保存着调用函数a时所传递的参数。
6、最后把所有函数a的形参和内部的函数b的引用也添加到a的活动对象上。在这一步中,完成了函数b的的定义,因此如同第3步,函数b的作用域链被设置为b所被定义的环境,即a的作用域。
到此,整个函数a从定义到执行的步骤就完成了。此时a返回函数b的引用给c,又函数b的作用域链包含了对函数a的活动对象的引用,也就是说b可以访问到a中定义的所有变量和函数。函数b被c引用,函数b又依赖函数a,因此函数a在返回后不会被GC回收。
当函数b执行的时候亦会像以上步骤一样。因此,执行时b的作用域链包含了3个对象:b的活动对象、a的活动对象和window对象,如下图所示:
如图所示,当在函数b中访问一个变量的时候,搜索顺序是先搜索自身的活动对象,如果存在则返回,如果不存在将继续搜索函数a的活动对象,依 次查找,直到找到为止。如果整个作用域链上都无法找到,则返回undefined。如果函数b存在prototype原型对象,则在查找完自身的活动对象 后先查找自身的原型对象,再继续查找。这就是Javascript中的变量查找机制。
应用场景
1、保护函数内的变量安全。以最开始的例子为例,函数a中i只有函数b才能访问,而无法通过其他途径访问到,因此保护了i的安全性。
2、在内存中维持一个变量。依然如前例,由于闭包,函数a中i的一直存在于内存中,因此每次执行c(),都会给i自加1。
以上两点是闭包最基本的应用场景,很多经典案例都源于此。
回收机制
在Javascript中,如果一个对象不再被引用,那么这个对象就会被GC回收。如果两个对象互相引用,而不再被第3者所引用,那么这两个互相引用的对象也会被回收。因为函数a被b引用,b又被a外的c引用,这就是为什么函数a执行后不会被回收的原因。
匿名内部
在Python中的闭包(Closure)
学过Java GUI编程的人都知道定义匿名内部类是注册监听等处理的简洁有效手段,闭包的定义方式有点类似于这种匿名内部类,
但是闭包的作用威力远远超过匿名内部类,这也是很多流行动态语言选择闭包的原因,相信你在JavaScript中已经了解它的神奇功效了。
定义
如果在一个内部函数里,对在外部作用域(但不是在全局作用域)的变量进行引用,那么内部函数就被认为是闭包(closure)。
简单闭包的例子:
下面是一个使用闭包简单的例子,模拟一个计数器,通过将整型包裹为一个列表的单一元素来模拟使看起来更易变:
函数counter()所作的唯一一件事就是接受一个初始化的值来计数,并将该值赋给列表count成员,然后定义一个内部函数incr()。通过内部函数使用变量count,就创建了一个闭包。最魔法的地方是counter()函数返回一个incr(),一个可以调用的函数对象。
运行:
>>>c = counter⑸
>>>type(c)
<type 'function'>
>>>print c()6
>>>print c()
7
代码格式较重要
>>>c2 = counter(99)
100
>>>print c()
8
闭包就是能够读取其他函数内部变量的函数。
如在javascript中,只有函数内部的子函数才能读取局部变量,所以闭包可以理解成“定义在一个函数内部的函数“。在本质上,闭包是将函数内部和函数外部连接起来的桥梁。
闭包包含自由(未绑定到特定对象)变量,这些变量不是在这个代码块内或者任何全局上下文中定义的,而是在定义代码块的环境中定义(局部变量)。
“闭包” 一词来源于以下两者的结合:要执行的代码块(由于自由变量被包含在代码块中,这些自由变量以及它们引用的对象没有被释放)和为自由变量提供绑定的计算环境(作用域)。
在PHP、Scala、Scheme、Common Lisp、Smalltalk、Groovy、JavaScript、Ruby、 Python、Go、Lua、objective c、swift 以及Java(Java8及以上)等语言中都能找到对闭包不同程度的支持。
集合 S 是闭集当且仅当 Cl(S)=S(这里的cl即closure,闭包)。特别的,空集的闭包是空集,X 的闭包是 X。集合的交集的闭包总是集合的闭包的交集的子集(不一定是真子集)。有限多个集合的并集的闭包和这些集合的闭包的并集相等;
零个集合的并集为空集,所以这个命题包含了前面的空集的闭包的特殊情况。无限多个集合的并集的闭包不一定等于这些集合的闭包的并集,但前者一定是后者的父集。
闭包(closure)是计算机编程领域的专业名词,指可以包含自由(未绑定到特定对象)变量的代码块,子函数可以使用父函数中的局部变量。闭包源于要执行的代码块和为自由变量提供绑定的计算环境(作用域)两者的结合,Scala、Scheme、Common Lisp、Smalltalk、Groovy、JavaScript、Ruby、 Python、Lua、objective c 以及Java(Java8及以上)等语言中都能找到对闭包不同程度的支持。本质
集合 S 是闭集当且仅当 Cl(S)=S(这里的cl即closure,闭包)。特别的,空集的闭包是空集,X 的闭包是 X。集合的交集的闭包总是集合的闭包的交集的子集(不一定是真子集)。有限多个集合的并集的闭包和这些集合的闭包的并集相等;零个集合的并集为空集,所以这个命题包含了前面的空集的闭包的特殊情况。无限多个集合的并集的闭包不一定等于这些集合的闭包的并集,但前者一定是后者的父集。
若 A 为包含 S 的 X 的子空间,则 S 在 A 中计算得到的闭包等于 A 和 S 在 X 中计算得到的闭包(Cl_A(S) = A ∩ Cl_X(S))的交集。特别的,S在 A 中是稠密的,当且仅当 A 是 Cl_X(S) 的子集。
度量空间中的闭包
对欧几里德空间的子集 S,x 是 S 的闭包点,若所有以 x 为中心的开球都包含 S 的点(这个点也可以是 x)。
这个定义可以推广到度量空间 X 的任意子集 S。具体地说,对具有度量 d 的度量空间 X,x 是 S 的闭包点,若对所有 r>0,存在 y 属于 S,使得距离 d(x,y)<r(同样的,可以是 x = y)。另一种说法可以是,x 是 S 的闭包点,若距离 d(x,S) := inf{d(x,s) : s 属于 S} = 0(这里 inf 表示下确界)。
这个定义也可以推广到拓扑空间,只需要用邻域替代“开球”。设 S 是拓扑空间 X 的子集,则 x 是 S 的闭包点,若所有 x 邻域都包含 S 的点。注意,这个定义并不要求邻域是开的。