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python中cell函数使用方法详解

  • Post category:Python

Cell函数是Python中的闭包，用于创建一个封闭的作用域，在其中绑定一些变量使其在闭包函数中可用。此函数最广泛使用的场景之一是函数装饰器的实现。下面是关于Python中cell函数的详细使用方法的攻略。

什么是cell对象

在Python中cell对象可以理解为一个变量名称和它所引用的值之间的绑定关系。cell对象主要使用在闭包中，闭包可以访问外部作用域中的cell对象，并保持引用不释放。当使用了嵌套函数时，外层函数的变量会被内层函数引用以创建cell对象。

如何获取cell对象

在Python中可以通过 __closure__ 属性获取一个函数闭包的引用列表，每个闭包元素都是cell对象。

def outer():
    x = 'hello'
    def inner():
        print(f'cell-value: {cell.cell_contents}')
    cell = outer.__closure__[0]
    inner()

在这个例子中，outer() 函数包含了一个名为 x 的本地变量，inner() 函数访问了它。在实现闭包时，外部变量x以cell对象的形式被保存在 outer() 函数的闭包元素列表中，通过获取该列表并进行索引，可以从 inner() 函数中引用这个cell对象。

如何修改cell对象

由于cell对象被封装在闭包中，所以我们不能直接修改它们的值。但是我们可以修改cell对象包含的值，使得闭包中的变量值随之改变。可以使用下面这个函数模板来构建装饰器：

from typing import Callable

def my_decorator(func: Callable) -> Callable:
    def wrapper(*args, **kwargs):
        # do some pre-processing
        result = func(*args, **kwargs)
        # do some post-processing
        return result
    return wrapper

从这个模板中，我们可以看到，装饰器实际上是一个接受一个函数作参数的函数，它返回一个接受相同参数作为传入函数的函数。为了在闭包中存储一些状态信息，我们在外部函数中使用在闭包中存储状态的cell对象。下面是一个示例，说明如何在闭包中使用cell对象来跟踪被装饰函数的调用：

def call_counter(func: Callable) -> Callable:
    counter = 0
    def wrapper(*args, **kwargs):
        nonlocal counter
        counter += 1
        print(f'{func.__name__}() has been called {counter} times.')
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@call_counter
def print_hello():
    print('Hello, world!')

print_hello()
print_hello()

在这个示例中，我们创建了一个装饰器 call_counter，它使用闭包中包含的cell对象 counter 来计算被装饰函数被调用的次数。在定义了装饰器的函数后，我们使用 @call_counter 语法将其应用到 print_hello() 函数上。实际上，我们已经将 print_hello() 函数重新定义为调用新函数 wrapper() 的引用。我们可以看到，在调用 print_hello() 函数两次后，装饰器在屏幕上输出了两个包含计数器值的消息。

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