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关于函数式编程：什么是’闭包’？

2023-04-13 18:07:00

What is a 'Closure'?

我问了一个关于咖喱和闭包的问题。什么是关闭？它与咖喱有什么关系？

可变范围

当您声明一个局部变量时，该变量有一个作用域。通常，局部变量只存在于声明它们的块或函数中。

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function() {
var a = 1;
console.log(a); // works
}
console.log(a); // fails

如果我试图访问一个局部变量，大多数语言都会在当前范围内查找它，然后在父范围内查找，直到它们到达根范围为止。

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var a = 1;
function() {
console.log(a); // works
}
console.log(a); // works

当一个块或函数完成时，它的局部变量就不再需要了，通常会耗尽内存。

这就是我们通常所期望的工作方式。

闭包是一个持久的局部变量范围

闭包是一个持久的作用域，即使在代码执行从该块中移出之后，它仍然保留着局部变量。支持闭包的语言(如javascript、swift和ruby)将允许您保留对某个范围(包括其父范围)的引用，即使在声明这些变量的块执行完毕之后，只要您在某个地方保留对该块或函数的引用。

作用域对象及其所有局部变量都与函数绑定在一起，并且只要该函数持续存在，它就会一直存在。

这给了我们功能可移植性。我们可以预期，当我们稍后调用函数时，在第一次定义函数时范围内的任何变量仍然在范围内，即使我们在完全不同的上下文中调用函数也是如此。

例如

下面是一个非常简单的javascript示例，说明了这一点：

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outer = function() {
var a = 1;
var inner = function() {
console.log(a);
}
return inner; // this returns a function
}

var fnc = outer(); // execute outer to get inner
fnc();

在这里，我定义了一个函数中的一个函数。内部函数可以访问所有外部函数的局部变量，包括a。变量a在内部函数范围内。

通常，当一个函数退出时，它的所有局部变量都会被吹走。但是，如果我们返回内部函数并将其分配给一个变量fnc，使它在outer退出后仍然存在，那么在定义inner时范围内的所有变量也都将保持。变量a已关闭—它在关闭范围内。

注意变量a对fnc是完全私有的。这是一种在函数式编程语言(如javascript)中创建私有变量的方法。

你也许可以猜到，当我调用fnc()时，它会打印a的值，即"1"。

在没有闭包的语言中，当函数outer退出时，变量a将被垃圾收集并丢弃。调用fnc会抛出一个错误，因为a不再存在。

在javascript中，变量a持续存在，因为变量范围是在首次声明函数时创建的，并且只要函数继续存在，变量范围就持续存在。

a属于outer的范围。inner的作用域有一个指向outer作用域的父指针。fnc是指向inner的变量。只要fnc持续，a就持续。a在关闭范围内。

我将给出一个示例(在javascript中)：

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function makeCounter () {
var count = 0;
return function () {
count += 1;
return count;
}
}

var x = makeCounter();

x(); returns 1

x(); returns 2

...etc...

这个函数makecounter的作用是返回一个函数，我们称之为x，每次调用该函数时，该函数将按1计。因为我们没有给x提供任何参数，它必须记住计数。它知道在什么地方可以根据所谓的词法范围来找到它——它必须找到它定义的地方来找到值。这个"隐藏"值就是所谓的闭包。

下面是我的当前示例：

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function add (a) {
return function (b) {
return a + b;
}
}

var add3 = add(3);

add3(4); returns 7

您可以看到，当使用参数a(即3)调用add时，该值包含在我们定义为add3的返回函数的闭包中。这样，当我们调用add3时，它知道在哪里找到执行加法的a值。

凯尔的回答很好。我认为唯一的补充说明是闭包基本上是创建lambda函数时堆栈的快照。然后，当重新执行函数时，在执行函数之前，堆栈将恢复到该状态。因此，正如Kyle提到的，当lambda函数执行时，隐藏值(count可用。

首先，与这里大多数人告诉你的相反，闭包并不是一个功能！那是什么？< BR>它是在函数的"环境上下文"(称为其环境)中定义的一组符号，使其成为一个封闭表达式(即，一个表达式，其中定义了每个符号并具有一个值，因此可以对其进行计算)。

例如，当您有一个javascript函数时：

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function closed(x) {
return x + 3;
}

它是一个封闭表达式，因为其中出现的所有符号都在其中定义(它们的含义很清楚)，所以您可以对其进行评估。换句话说，它是独立的。

但是如果你有这样的功能：

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function open(x) {
return x*y + 3;
}

它是一个开放式表达式，因为其中有尚未定义的符号。也就是说，y。在查看这个函数时，我们不能分辨y是什么，它是什么意思，我们不知道它的值，所以我们不能计算这个表达式。也就是说，在我们告诉y在其中的含义之前，我们不能调用这个函数。这个y被称为自由变量。

这个y请求一个定义，但这个定义不是函数的一部分，而是在它的"周围环境"(也称为环境)中的其他地方定义的。至少我们希望如此：p

例如，它可以全局定义：

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var y = 7;

function open(x) {
return x*y + 3;
}

或者它可以在包装它的函数中定义：

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var global = 2;

function wrapper(y) {
var w ="unused";

return function(x) {
return x*y + 3;
}

}

环境的一部分，在一个表达式中给了自由变量它们的含义，那就是闭包。之所以这样叫它，是因为它通过为所有自由变量提供这些缺失的定义，将一个打开的表达式转换为一个关闭的表达式，这样我们就可以计算它了。

在上面的例子中，内部函数(因为我们不需要它而没有给出名称)是一个开放表达式，因为其中的变量y是自由的——它的定义在函数之外，在包装它的函数中。匿名函数的环境是一组变量：

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{
global: 2,
w:"unused",
y: [whatever has been passed to that wrapper function as its parameter `y`]
}

现在，闭包是这个环境的一部分，它通过提供所有自由变量的定义来关闭内部函数。在我们的例子中，内部函数中唯一的自由变量是y，因此该函数的闭包就是它的环境的这个子集：

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{
y: [whatever has been passed to that wrapper function as its parameter `y`]
}

环境中定义的其他两个符号不是该函数闭包的一部分，因为它不需要运行它们。不需要他们关闭它。

更多关于这背后的理论：https://stackoverflow.com/a/36878651/434562

值得注意的是，在上面的示例中，包装函数以值的形式返回其内部函数。从定义(或创建)函数的那一刻起，我们调用这个函数的那一刻就可以是远程的。特别是，它的包装函数不再运行，它在调用堆栈上的参数也不再存在：p这是一个问题，因为内部函数在调用时需要y在那里！换句话说，它需要变量从其闭包以某种方式比包装函数长寿，并在需要时存在。因此，内部函数必须对这些变量进行快照，使其关闭，并将它们存储在安全的地方，以备以后使用。(在调用堆栈之外的某个地方。)

这就是为什么人们经常混淆闭包这个词，把它当成可以对所使用的外部变量进行快照的特殊类型的函数，或者把用来存储这些变量供以后使用的数据结构。但我希望您现在理解，它们不是闭包本身——它们只是在编程语言中实现闭包的方法，或者是允许函数闭包中的变量在需要时存在的语言机制。关于闭包有很多误解(不必要的)使这个主题比实际更混乱和复杂。

闭包是可以引用另一个函数中的状态的函数。例如，在Python中，它使用闭包"inner"：

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def outer (a):
b ="variable in outer()"
def inner (c):
print a, b, c
return inner

# Now the return value from outer() can be saved for later
func = outer ("test")
func (1) # prints"test variable in outer() 1

为了有助于理解闭包，可以检查如何用过程语言实现闭包。这个解释将遵循方案中闭包的简单实现。

首先，我必须介绍名称空间的概念。在方案解释器中输入命令时，它必须计算表达式中的各种符号并获取它们的值。例子：

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(define x 3)

(define y 4)

(+ x y) returns 7

define表达式将值3存储在x的spot中，将值4存储在y的spot中。然后，当调用(+x y)时，解释器将查找命名空间中的值，并能够执行该操作并返回7。

但是，在方案中，有些表达式允许您临时重写符号的值。下面是一个例子：

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(define x 3)

(define y 4)

(let ((x 5))
(+ x y)) returns 9

x returns 3

let关键字的作用是引入一个新的名称空间，其中x值为5。你会注意到它仍然可以看到y是4，使得返回的值为9。您还可以看到，一旦表达式结束，x将恢复为3。从这个意义上讲，x被局部值暂时掩盖了。

程序语言和面向对象语言有类似的概念。每当在与全局变量同名的函数中声明变量时，都会得到相同的效果。

我们将如何实现这一点？一个简单的方法是使用链接列表-头部包含新值，尾部包含旧名称空间。当你需要查找一个符号时，你从头部开始，沿着尾部向下移动。

现在让我们跳到第一类函数的实现。或多或少，函数是一组指令，当函数在返回值中被调用时执行。当我们读入一个函数时，我们可以在后台存储这些指令，并在调用函数时运行它们。

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(define x 3)

(define (plus-x y)
(+ x y))

(let ((x 5))
(plus-x 4)) returns ?

我们将x定义为3，将plus-x定义为其参数y，再加上x的值。最后，我们在x被新x掩盖的环境中调用plus-x，这个环境值为5。如果我们只存储函数plus-x的操作(+x y)，因为我们在x为5的上下文中，返回的结果是9。这就是所谓的动态范围界定。

然而，Scheme、CommonLisp和许多其他语言都有所谓的词汇范围——除了存储操作(+x y)之外，我们还将命名空间存储在那个特定的点上。这样，当我们查找值时，我们可以看到，在这个上下文中，x实际上是3。这是一个终结。

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(define x 3)

(define (plus-x y)
(+ x y))

(let ((x 5))
(plus-x 4)) returns 7

总之，我们可以使用一个链接列表来存储函数定义时命名空间的状态，允许我们从封闭范围访问变量，并提供我们在不影响程序其余部分的情况下本地屏蔽变量的能力。

这里有一个现实世界的例子说明为什么闭包会踢屁股…这完全是我的javascript代码。让我举例说明。

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Function.prototype.delay = function(ms /*[, arg...]*/) {
var fn = this,
args = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);

return window.setTimeout(function() {
return fn.apply(fn, args);
}, ms);
};

以下是您将如何使用它：

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var startPlayback = function(track) {
Player.play(track);
};
startPlayback(someTrack);

现在假设您希望播放延迟，例如在运行此代码段后5秒。好吧，使用EDOCX1[0]很容易，而且它是关闭的：

1 2	startPlayback.delay(5000, someTrack); // Keep going, do other things

当使用5000ms调用delay时，第一个代码片段将运行，并将传入的参数存储在它的闭包中。然后5秒后，当setTimeout回调发生时，闭包仍然保留这些变量，因此它可以使用原始参数调用原始函数。这是一种货币或功能装饰。

如果没有闭包，您将不得不在函数外部以某种方式维护这些变量的状态，从而将函数外部的代码与逻辑上属于函数内部的内容一起丢弃。使用闭包可以大大提高代码的质量和可读性。

闭包是一个函数，它的作用域被分配(或用作)一个变量。因此，名称闭包：作用域和函数与任何其他实体一样被封闭和使用。

深入的维基百科风格解释

根据维基百科的说法，结束语是：

Techniques for implementing lexically scoped name binding in languages with first-class functions.

那是什么意思？我们来看看一些定义。

我将使用以下示例解释闭包和其他相关定义：

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function startAt(x) {
return function (y) {
return x + y;
}
}

var closure1 = startAt(1);
var closure2 = startAt(5);

console.log(closure1(3)); // 4 (x == 1, y == 3)
console.log(closure2(3)); // 8 (x == 5, y == 3)

第一类函数

基本上，这意味着我们可以像其他实体一样使用函数。我们可以修改它们，将它们作为参数传递，从函数返回它们，或者为变量分配它们。从技术上讲，他们是一流的公民，因此得名：一流的职能。

在上面的示例中，startAt返回一个(匿名)函数，该函数被分配给closure1和closure2。因此，正如您看到的，JavaScript像对待任何其他实体一样对待函数(一流的公民)。

名称绑定

名称绑定是为了找出变量(标识符)引用的数据。作用域在这里非常重要，因为它将决定如何解析绑定。

在上面的示例中：

在内部匿名函数的作用域内，y与3绑定。
在startAt的范围内，x与1或5绑定(视关闭情况而定)。

在匿名函数的作用域内，x不受任何值的约束，因此需要在一个上限(startAt的作用域内进行解析。

词法范围

正如维基百科所说，范围：

Is the region of a computer program where the binding is valid: where the name can be used to refer to the entity.

有两种方法：

词法(静态)作用域：通过搜索变量的包含块或函数来解析变量的定义，如果搜索失败，则搜索外部包含块，依此类推。
动态作用域：先搜索调用函数，然后搜索调用该调用函数的函数，依此类推，继续调用堆栈。

有关更多解释，请查看这个问题并查看维基百科。

在上面的例子中，我们可以看到javascript在词法上的作用域，因为当解析x时，绑定是在上(startAt的作用域中搜索的，基于源代码(查找x的匿名函数是在startAt中定义的)，而不是基于调用堆栈，函数的方式(作用域)是caLLED。

包(包)起来

在我们的示例中，当我们调用startAt时，它将返回一个(一级)函数，该函数将被分配给closure1和closure2，因此会创建一个闭包，因为传递的变量1和5将保存在startAt的作用域内，该作用域将被返回的匿名函数包围。当我们用同一个参数(3通过closure1和closure2调用这个匿名函数时，会立即找到y的值(因为这是该函数的参数)，但x不受匿名函数范围的限制，所以解析继续在(词汇)上函数范围内进行。(这是在闭幕时保存的)，其中发现x与1或5绑定。现在我们知道了求和的所有内容，所以结果可以返回，然后打印出来。

现在，您应该了解闭包以及它们的行为，这是JavaScript的基本部分。

咖喱

哦，您还了解了curring的含义：使用函数(闭包)传递操作的每个参数，而不是使用一个带有多个参数的函数。

不包含自由变量的函数称为纯函数。包含一个或多个自由变量的函数称为闭包。

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var pure = function pure(x){
return x
// only own environment is used
}

var foo ="bar"

var closure = function closure(){
return foo
// foo is a free variable from the outer environment
}

SRC:https://leanpub.com/javascriptallongesix/read leanpub auto如果没有自由变量的函数是纯闭包，则为不纯闭包。

在正常情况下，变量受范围规则约束：局部变量仅在定义的函数内工作。关闭是为了方便而暂时打破这一规则的一种方式。

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def n_times(a_thing)
return lambda{|n| a_thing * n}
end

在上面的代码中，lambda(|n| a_thing * n}是闭包，因为a_thing被lambda(匿名函数创建者)引用。

现在，如果将生成的匿名函数放入一个函数变量中。

1	foo = n_times(4)

foo将打破正常范围规则，并开始在内部使用4。

1	foo.call(3)

返回12。

简而言之，函数指针只是指向程序代码库中某个位置的指针(如程序计数器)。而闭包=函数指针+堆栈帧。

闭包是JavaScript中的一个特性，函数可以访问自己的作用域变量、访问外部函数变量和访问全局变量。

即使在外部函数返回之后，闭包也可以访问其外部函数范围。这意味着闭包可以记住并访问其外部函数的变量和参数，即使在函数完成之后也是如此。

内部函数可以访问在其自身范围、外部函数范围和全局范围中定义的变量。外部函数可以访问其自身作用域和全局作用域中定义的变量。

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Example of Closure
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var globalValue = 5;

function functOuter()
{
var outerFunctionValue = 10;

//Inner function has access to the outer function value
//and the global variables
function functInner()
{
var innerFunctionValue = 5;
alert(globalValue+outerFunctionValue + innerFunctionValue);
}
functInner();
}
functOuter();

输出为20，其内部函数自身变量、外部函数变量和全局变量值之和。

这是另一个真实的例子，使用了一种在游戏中很流行的脚本语言——Lua。我需要稍微改变库函数的工作方式，以避免stdin不可用的问题。

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local old_dofile = dofile

function dofile( filename )
if filename == nil then
error( 'Can not use default of stdin.' )
end

old_dofile( filename )
end

当这段代码完成它的作用域(因为它是本地的)时，旧的"dofile"的值将消失，但是该值已包含在一个闭包中，因此新的重新定义的dofile函数可以访问它，或者更确切地说，与函数一起存储的副本作为"upvalue"。

当前：它允许您通过只传递函数参数的一个子集来部分地评估函数。考虑一下：

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function multiply (x, y) {
return x * y;
}

const double = multiply.bind(null, 2);

const eight = double(4);

eight == 8;

闭包：闭包只不过是访问函数范围之外的变量。必须记住，函数或嵌套函数内的函数不是闭包。当需要访问函数范围之外的变量时，总是使用闭包。

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function apple(x){
function google(y,z) {
console.log(x*y);
}
google(7,2);
}

apple(3);

// the answer here will be 21

如果您来自Java世界，可以将闭包与类的成员函数进行比较。看看这个例子

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var f=function(){
var a=7;
var g=function(){
return a;
}
return g;
}

函数g是一个闭包：g在中关闭a。因此，g可以与成员函数进行比较，a可以与类字段进行比较，f可以与类进行比较。

闭包每当我们在另一个函数中定义了一个函数时，内部函数就可以访问声明的变量。在外部功能中。闭包最好用示例来解释。在清单2-18中，可以看到内部函数从外部范围。外部函数中的变量已由内部函数关闭(或绑定)。因此这个词关闭。这个概念本身很简单，也相当直观。

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Listing 2-18:
function outerFunction(arg) {
var variableInOuterFunction = arg;

function bar() {
console.log(variableInOuterFunction); // Access a variable from the outer scope
}
// Call the local function to demonstrate that it has access to arg
bar();
}
outerFunction('hello closure!'); // logs hello closure!

来源：http://index of.es/varos/basarat%20ali%20syed%20(auth.)-beginning%20node.js apress%20(2014).pdf

请看下面的代码，以更深入地了解闭包：

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for(var i=0; i< 5; i++){
setTimeout(function(){
console.log(i);
}, 1000);
}

这里将输出什么？由于关闭，0,1,2,3,4不会是5,5,5,5,5。

那么它将如何解决呢？答案如下：

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for(var i=0; i< 5; i++){
(function(j){ //using IIFE
setTimeout(function(){
console.log(j);
},1000);
})(i);
}

让我简单解释一下，当一个函数创建时，直到它在第1个代码中调用了5次循环，但没有立即调用，所以当它调用时，也就是在1秒之后，这是异步的，所以在这个for循环完成之前，将值5存储在var i中，最后执行setTimeout函数5次并打印5,5,5,5,5。

这里介绍如何使用IIFE解决问题，即立即调用函数表达式

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(function(j){ //i is passed here
setTimeout(function(){
console.log(j);
},1000);
})(i); //look here it called immediate that is store i=0 for 1st loop, i=1 for 2nd loop, and so on and print 0,1,2,3,4

有关更多信息，请理解执行上下文以了解闭包。

还有一个解决方案可以使用let(ES6功能)解决这个问题，但是在引擎盖下面，上面的功能可以工作。

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for(let i=0; i< 5; i++){
setTimeout(function(){
console.log(i);
},1000);
}

Output: 0,1,2,3,4

=>更多说明：

在内存中，当for循环执行以下图片制作：

循环1)

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