我问了一个关于curry和闭包的问题。 什么是闭包?它和咖喱有什么关系?


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首先,与这里大多数人告诉你的相反,闭包不是一个函数!那么它是什么呢? 它是在函数的“周围上下文”(称为其环境)中定义的一组符号,使其成为CLOSED表达式(即,每个符号都被定义并具有值的表达式,因此可以对其求值)。

例如,当你有一个JavaScript函数:

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(它们的含义是明确的),所以您可以对其求值。换句话说,它是独立的。

但如果你有一个这样的函数

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

它是一个开放的表达式,因为其中有尚未定义的符号。也就是y,当我们看这个函数的时候,我们不知道y是什么,它意味着什么,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,我们不能调用这个函数,直到我们知道y在其中的含义。这个y叫做自由变量。

这需要一个定义,但这个定义不是函数的一部分——它是在其他地方定义的,在它的“周围上下文”(也称为环境)中。至少这是我们所希望的:P

例如,它可以被全局定义:

var y = 7;

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

或者它可以定义在一个包装它的函数中:

var global = 2;

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

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

环境中赋予表达式中自由变量意义的部分是闭包。之所以这么叫,是因为它通过为所有自由变量提供这些缺失的定义,把一个开放表达式变成一个封闭表达式,这样我们就可以求值了。

在上面的例子中,内部函数(我们没有给出名称,因为我们不需要它)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。这个匿名函数的环境是一组变量:

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

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,所以这个函数的闭包是它环境的这个子集:

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

在环境中定义的另外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。他们不需要关闭它。

这里有更多的理论: https://stackoverflow.com/a/36878651/434562

It's worth to note that in the example above, the wrapper function returns its inner function as a value. The moment we call this function can be remote in time from the moment the function has been defined (or created). In particular, its wrapping function is no longer running, and its parameters which has been on the call stack are no longer there :P This makes a problem, because the inner function needs y to be there when it is called! In other words, it requires the variables from its closure to somehow outlive the wrapper function and be there when needed. Therefore, the inner function has to make a snapshot of these variables which make its closure and store them somewhere safe for later use. (Somewhere outside the call stack.)

And this is why people often confuse the term closure to be that special type of function which can do such snapshots of the external variables they use, or the data structure used to store these variables for later. But I hope you understand now that they are not the closure itself – they're just ways to implement closures in a programming language, or language mechanisms which allows the variables from the function's closure to be there when needed. There's a lot of misconceptions around closures which (unnecessarily) make this subject much more confusing and complicated than it actually is.

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我将给出一个例子(JavaScript):

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

var x = makeCounter();
x(); returns 1
x(); returns 2
...etc...

这个makeCounter函数的作用是,它返回一个函数,我们称之为x,每次调用它都会加1。由于我们没有为x提供任何参数,它必须以某种方式记住计数。它知道根据所谓的词法作用域在哪里找到它——它必须查找定义值的位置才能找到值。这个“隐藏”值就是所谓的闭包。

下面还是我用咖喱的例子:

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

var add3 = add(3);
    
add3(4); returns 7

您可以看到,当您使用参数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a值来执行加法。

下面的示例演示了Scheme编程语言中的闭包。

首先定义一个函数,该函数定义了一个局部变量,在函数外部不可见。

; Function using a local variable
(define (function)
  (define a 1)
  (display a) ; prints 1, when calling (function)
  )
(function) ; prints 1
(display a) ; fails: a undefined

下面是同样的例子,但是现在函数使用了一个全局变量,定义在函数外部。

; Function using a global variable
(define b 2)
(define (function)
  (display b) ; prints 2, when calling (function)
  )
(function) ; prints 2
(display 2) ; prints 2

最后,这里有一个函数携带自己闭包的例子:

; Function with closure
(define (outer)
  (define c 3)
  (define (inner)
    (display c))
  inner ; outer function returns the inner function as result
  )
(define function (outer))
(function) ; prints 3

下面是另一个现实生活中的例子,使用了游戏中流行的脚本语言——Lua。我需要稍微改变一个库函数的工作方式,以避免stdin不可用的问题。

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时,old_dofile的值就消失了(因为它是本地的),但是该值已经被封装在一个闭包中,所以新的重新定义的dofile函数可以访问它,或者更确切地说,作为“upvalue”与函数一起存储的副本。

在Groovy中有一个简单的例子供您参考:

def outer() {
    def x = 1
    return { -> println(x)} // inner
}
def innerObj = outer()
innerObj() // prints 1

这里有一个现实世界的例子,为什么闭包这么厉害…这是我的Javascript代码。让我举例说明。

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);
};

下面是你如何使用它:

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

现在,假设您希望回放延迟开始,例如在此代码段运行后5秒。这对于延迟来说是很容易的,它是封闭的:

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

当你调用delay为5000ms时,第一个代码段运行,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,闭包仍然维护这些变量,因此它可以使用原始参数调用原始函数。 这是一种咖喱,或功能装饰。

如果没有闭包,您将不得不以某种方式在函数外部维护这些变量的状态,从而将函数外部的代码丢弃在逻辑上属于函数内部的代码中。使用闭包可以极大地提高代码的质量和可读性。