閉包是可以包含自由(未綁定到特定對象)變量的代碼塊;這些變量不是在這個代碼塊內或者任何全局上下文中定義的,而是在定義代碼塊的環境中定義(局部變量)。“閉包” 一詞來源于以下兩者的結合:要執行的代碼塊(由于自由變量被包含在代碼塊中,這些自由變量以及它們引用的對象沒有被釋放)和為自由變量提供綁定的計算環境(作用域)。在 Scala、Scheme、Common Lisp、Smalltalk、Groovy、JavaScript、Ruby、 Python、Go、Lua、objective c、swift 以及Java(Java8及以上)等語言中都能找到對閉包不同程度的支持。
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閉包 (closure)是個精確但又很難解釋的電腦名詞。在 Perl 里面,閉包是以 匿名函數的形式來實現,具有持續參照位于該函數范圍之外的文字式變數值的能力。這些外部的文字變數會神奇地保留它們在閉包函數最初定義時的值 (深連結)。
如果一個程式語言容許函數遞回另一個函數的話 (像 Perl 就是),閉包便具有意義。要注意的是,有些語言雖提供匿名函數的功能,但卻無法正確處理閉包; Python 這個語言便是一例。如果要想多了解閉包的話,建議你去找本功能性程式 設計的教科書來看。Scheme這個語言不僅支持閉包,更鼓勵多加使用。
以下是個典型的產生函數的函數:
sub add_function_generator {
return sub { shift + shift };
}
$add_sub = add_function_generator();
$sum = $add_sub(4,5); # $sum是 9了
閉包用起來就像是個函數樣板,其中保留了一些可以在稍後再填入的空格。add_function_generator() 所遞回的匿名函數在技術上來講并不能算是一個閉包, 因為它沒有用到任何位在這個函數范圍之外的文字變數。
把上面這個例子和下面這個make_adder()函數對照一下,下面這個函數所遞回的匿名函數中使用了一個外部的文字變數。這種指明外部函數的作法需要由 Perl遞回一個適當的閉包,因此那個文字變數在匿名函數產生之時的值便永久地被鎖進閉包里。
sub make_adder {
my $addpiece = shift;
return sub { shift + $addpiece };
}
$f1 = make_adder(20);
$f2 = make_adder(555);
這樣一來$f1($n) 永遠會是 20加上你傳進去的值$n ,而$f2($n) 將 永遠會是 555加上你傳進去的值$n。$addpiece的值會在閉包中保留下來。
閉包在比較實際的場合中也常用得到,譬如當你想把一些程式碼傳入一個函數時:
my $line;
timeout(30,sub { $line = STDIN });
如果要執行的程式碼當初是以字串的形式傳入的話,即'$line = STDIN' ,那么timeout() 這個假想的函數在回到該函數被呼叫時所在的范圍後便無法再擷取$line這個文字變數的值了。
語法結構編輯
Groovy的閉包
閉包(Closure)是Java所不具備的語法結構。閉包就是一個代碼塊,用“{ }”包起來。此時,程序代碼也就成了數據,可以被一個變量所引用(與C語言的函數指針比較類似)。閉包的最典型的應用是實現回調函數(callback)。Groovy的API大量使用閉包,以實現對外開放。閉包的創建過程很簡單,例如:
{ 參數 -
代碼...
}
參考下面的例子代碼,定義了c1和c2兩個閉包,并對它們進行調用:
def c1 = { println it }
def c2 = { text - println text }
c1.call("content1") //用call方法調用閉包
c2("content2") //直接調用閉包
“-;”之前的部分為閉包的參數,如果有多個參數,之間可用逗號分割;“-;”之后的部分為閉包內的程序代碼。如果省略了“-;”和它之前的部分,此時閉包中代碼,可以用名為“it”的變量訪問參數。
閉包的返回值和函數的返回值定義方式是一樣的:如果有return語句,則返回值是return語句后面的內容;如果沒有return語句,則閉包內的最后一行代碼就是它的返回值。[1]
環境表達編輯
在Javascript中閉包(Closure)
什么是閉包
“官方”的解釋是:所謂“閉包”,指的是一個擁有許多變量和綁定了這些變量的環境的表達式(通常是一個函數),因而這些變量也是該表達式的一部分。
相信很少有人能直接看懂這句話,因為他描述的太學術。我想用如何在Javascript中創建一個閉包來告訴你什么是閉包,因為跳過閉包的創建過程直接理解閉包的定義是非常困難的。看下面這段
代碼
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function a(){
var i=0;
function b(){
alert(++i);
}
return b;
}
var c=a();
c();
特點
這段代碼有兩個特點:
1、函數b嵌套在函數a內部;
2、函數a返回函數b。
這樣在執行完var c=a( )后,變量c實際上是指向了函數b,再執行c( )后就會彈出一個窗口顯示i的值(第一次為1)。這段代碼其實就創建了一個閉包,為什么?因為函數a外的變量c引用了函數a內的函數b,就是說:
當函數a的內部函數b被函數a外的一個變量引用的時候,就創建了一個閉包。
作用
簡而言之,閉包的作用就是在a執行完并返回后,閉包使得Javascript的垃圾回收機制GC不會收回a所占用的資源,因為a的內部函數b的執行需要依賴a中的變量。這是對閉包作用的非常直白的描述,不專業也不嚴謹,但大概意思就是這樣,理解閉包需要循序漸進的過程。
在上面的例子中,由于閉包的存在使得函數a返回后,a中的i始終存在,這樣每次執行c(),i都是自加1后alert出i的值。
那 么我們來想象另一種情況,如果a返回的不是函數b,情況就完全不同了。因為a執行完后,b沒有被返回給a的外界,只是被a所引用,而此時a也只會被b引 用,因此函數a和b互相引用但又不被外界打擾(被外界引用),函數a和b就會被GC回收。(關于Javascript的垃圾回收機制將在后面詳細介紹)
另一個例子
模擬私有變量
function Counter(start){
var count = start;
return{
increment:function(){
count++;
},
get:function(){
return count;
}
}
}
var foo =Counter(4);
foo.increment();
foo.get();// 5
結果
這里,Counter 函數返回兩個閉包,函數 increment 和函數 get。 這兩個函數都維持著 對外部作用域 Counter 的引用,因此總可以訪問此作用域內定義的變量 count.
文法
objective c的閉包(block)
objective c 中的的閉包,是通過block實現的。Apple在C,Objective-C和C++中擴充了Block這種文法的,并且在GCC4.2中進行了支持。你可以把它理解為函數指針,匿名函數,閉包,lambda表達式,這里暫且用塊對象來表述,因為它們之間還是有些許不同的。
聲明一個塊
如果以內聯方式使用塊對象,則無需聲明。塊對象聲明語法與函數指針聲明語法相似,但是塊對象應使用脫字符(^)而非星號指針 (*)。下面的代碼聲明一個aBlock變量,它標識一個需傳入三個參數并具有float返回值的塊。
float (^aBlock)(const int*, int, float);
l 創建一個塊
塊使用脫字符(^)作為起始標志,使用分號作為結束標志。下面的例子聲明一個簡單塊,并且將其賦給之前聲明的block變量(oneFrom)。
int (^oneFrom)(int);
oneFrom = ^(int anInt) {
return anInt - 1;
};
微觀世界
如 果要更加深入的了解閉包以及函數a和嵌套函數b的關系,我們需要引入另外幾個概念:函數的執行環境(execution context)、活動對象(call object)、作用域(scope)、作用域鏈(scope chain)。以函數a從定義到執行的過程為例闡述這幾個概念。
1、當定義函數a的時候,js解釋器會將函數a的作用域鏈(scope chain)設置為定義a時a所在的“環境”,如果a是一個全局函數,則scope chain中只有window對象。
2、當函數a執行的時候,a會進入相應的執行環境(execution context)。
3、在創建執行環境的過程中,首先會為a添加一個scope屬性,即a的作用域,其值就為第1步中的scope chain。即a.scope=a的作用域鏈。
4、然后執行環境會創建一個活動對象(call object)。活動對象也是一個擁有屬性的對象,但它不具有原型而且不能通過JavaScript代碼直接訪問。創建完活動對象后,把活動對象添加到a的作用域鏈的最頂端。此時a的作用域鏈包含了兩個對象:a的活動對象和window對象。
5、下一步是在活動對象上添加一個arguments屬性,它保存著調用函數a時所傳遞的參數。
6、最后把所有函數a的形參和內部的函數b的引用也添加到a的活動對象上。在這一步中,完成了函數b的的定義,因此如同第3步,函數b的作用域鏈被設置為b所被定義的環境,即a的作用域。
到此,整個函數a從定義到執行的步驟就完成了。此時a返回函數b的引用給c,又函數b的作用域鏈包含了對函數a的活動對象的引用,也就是說b可以訪問到a中定義的所有變量和函數。函數b被c引用,函數b又依賴函數a,因此函數a在返回后不會被GC回收。
當函數b執行的時候亦會像以上步驟一樣。因此,執行時b的作用域鏈包含了3個對象:b的活動對象、a的活動對象和window對象,如下圖所示:
如圖所示,當在函數b中訪問一個變量的時候,搜索順序是先搜索自身的活動對象,如果存在則返回,如果不存在將繼續搜索函數a的活動對象,依 次查找,直到找到為止。如果整個作用域鏈上都無法找到,則返回undefined。如果函數b存在prototype原型對象,則在查找完自身的活動對象 后先查找自身的原型對象,再繼續查找。這就是Javascript中的變量查找機制。
應用場景
1、保護函數內的變量安全。以最開始的例子為例,函數a中i只有函數b才能訪問,而無法通過其他途徑訪問到,因此保護了i的安全性。
2、在內存中維持一個變量。依然如前例,由于閉包,函數a中i的一直存在于內存中,因此每次執行c(),都會給i自加1。
以上兩點是閉包最基本的應用場景,很多經典案例都源于此。
回收機制
在Javascript中,如果一個對象不再被引用,那么這個對象就會被GC回收。如果兩個對象互相引用,而不再被第3者所引用,那么這兩個互相引用的對象也會被回收。因為函數a被b引用,b又被a外的c引用,這就是為什么函數a執行后不會被回收的原因。
匿名內部
在Python中的閉包(Closure)
學過Java GUI編程的人都知道定義匿名內部類是注冊監聽等處理的簡潔有效手段,閉包的定義方式有點類似于這種匿名內部類,
但是閉包的作用威力遠遠超過匿名內部類,這也是很多流行動態語言選擇閉包的原因,相信你在JavaScript中已經了解它的神奇功效了。
定義
如果在一個內部函數里,對在外部作用域(但不是在全局作用域)的變量進行引用,那么內部函數就被認為是閉包(closure)。
簡單閉包的例子:
下面是一個使用閉包簡單的例子,模擬一個計數器,通過將整型包裹為一個列表的單一元素來模擬使看起來更易變:
函數counter()所作的唯一一件事就是接受一個初始化的值來計數,并將該值賦給列表count成員,然后定義一個內部函數incr()。通過內部函數使用變量count,就創建了一個閉包。最魔法的地方是counter()函數返回一個incr(),一個可以調用的函數對象。
運行:
c = counter⑸
type(c)
type 'function'
print c()6
print c()
7
代碼格式較重要
c2 = counter(99)
100
print c()
8
標準ANSI/ISO C不允許函數的嵌套定義。某些方言如GNU C允許函數的嵌套定義,并有限地支持閉包。學習C語言應以標準C為準,所以,C正確。fun((2,3), (4,5+6,7))含有2個參數,每個參數均為一個逗號表達式,值分別為3和7,相當于fun(3, 7)。所以,B正確。
函數式編程是種編程范式,它將電腦運算視為函數的計算。函數編程語言最重要的基礎是 λ 演算(lambda calculus)。而且λ演算的函數可以接受函數當作輸入(參數)和輸出(返回值)。和指令式編程相比,函數式編程強調函數的計算比指令的執行重要。和過程化編程相比,函數式編程里,函數的計算可隨時調用。
所以說JavaScript算是函數式編程語言。
名稱欄目:c語言支持閉包函數,c語言中有閉包的概念
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