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?


当前回答

凯尔的回答很好。我认为唯一需要澄清的是,闭包基本上是lambda函数创建时堆栈的快照。然后,当函数重新执行时,堆栈将恢复到执行函数之前的状态。因此,正如Kyle提到的,当lambda函数执行时,隐藏值(count)是可用的。

其他回答

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

为了帮助理解闭包,研究一下如何在过程语言中实现闭包可能会很有用。本解释将遵循Scheme中闭包的简单实现。

首先,我必须介绍名称空间的概念。在Scheme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得它们的值。例子:

(define x 3)

(define y 4)

(+ x y) returns 7

define表达式将值3存储在x的位置,将值4存储在y的位置。然后当我们调用(+ x y)时,解释器在命名空间中查找值,并能够执行该操作并返回7。

但是,在Scheme中,有些表达式允许您临时覆盖符号的值。这里有一个例子:

(define x 3)

(define y 4)

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

x returns 3

let关键字所做的是引入一个新的名称空间,x的值为5。你会注意到,它仍然可以看到y = 4,使得返回的和为9。您还可以看到,一旦表达式结束,x又回到了3。在这种情况下,x被局部值暂时掩盖了。

过程式语言和面向对象语言都有类似的概念。无论何时在函数中声明一个与全局变量同名的变量,都会得到相同的效果。

我们如何实现它呢?一种简单的方法是使用链表——头部包含新值,尾部包含旧的名称空间。当你需要查找一个符号时,你从头部开始,一直到尾部。

现在让我们暂时跳过第一类函数的实现。函数或多或少是在函数被调用时执行的一组指令,最终返回值。当我们读入一个函数时,我们可以在后台存储这些指令,并在函数被调用时运行它们。

(define x 3)

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

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

我们定义x为3,加-x为它的参数y,加上x的值。最后,在x被一个新的x遮蔽的环境中,我们调用加-x,这个x的值为5。如果我们只存储函数+ x的(+ xy)操作,因为我们在x = 5的情况下,返回的结果将是9。这就是所谓的动态作用域。

然而,Scheme、Common Lisp和许多其他语言都有所谓的词法作用域——除了存储操作(+ x y)之外,我们还将名称空间存储在特定的位置。这样,当我们查找值的时候,我们可以看到x,在这里,实际上是3。这是一个闭包。

(define x 3)

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

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

总之,我们可以使用链表来存储函数定义时名称空间的状态,从而允许我们从封闭的作用域访问变量,并且能够在不影响程序其余部分的情况下对变量进行局部屏蔽。

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。

闭包为JavaScript提供状态。

状态在编程中仅仅意味着记忆。

例子

var a = 0;

a = a + 1; // => 1
a = a + 1; // => 2
a = a + 1; // => 3

在上面的例子中,state存储在变量“a”中。我们在a后面加几次1。我们之所以能够这样做,是因为我们能够“记住”这个值。状态符“a”将该值保存在内存中。

通常,在编程语言中,您希望跟踪事物、记住信息并在以后访问它。

在其他语言中,这通常是通过使用类来实现的。类,就像变量一样,跟踪它的状态。而该类的实例,依次在它们内部也有状态。状态仅仅意味着您以后可以存储和检索的信息。

例子

class Bread {
  constructor (weight) {
    this.weight = weight;
  }

  render () {
    return `My weight is ${this.weight}!`;
  }
}

我们如何从“渲染”方法中访问“权重”?好吧,感谢国家。Bread类的每个实例都可以通过从“状态”(内存中存储信息的地方)读取它来呈现自己的权重。

JavaScript是一种非常独特的语言,它在历史上没有类(现在有了,但在底层只有函数和变量),所以闭包为JavaScript提供了一种记忆事物并在以后访问它们的方法。

例子

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

count(); // # 1
count(); // # 2
count(); // # 3

上面的例子实现了用变量“保持状态”的目标。这太棒了!然而,这有一个缺点,即变量(“状态”holder)现在是公开的。我们可以做得更好。我们可以使用闭包。

例子

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

  return count;
};

var count = countGenerator();
count(); // # 1
count(); // # 2
count(); // # 3

这太棒了。

现在我们的count函数可以计数了。它之所以能够这样做,是因为它可以“保持”状态。这种情况下的状态是变量“n”。这个变量现在关闭了。在时间和空间上封闭。因为你永远无法恢复它,改变它,给它赋值或直接与它交互。在空间中,因为它在地理上嵌套在“countGenerator”函数中。

为什么这很神奇?因为不需要涉及任何其他复杂的工具(例如类、方法、实例等),我们就能够 1. 隐藏 2. 从远处控制

我们隐藏了状态,变量“n”,这使它成为一个私有变量! 我们还创建了一个API,可以以预定义的方式控制这个变量。特别地,我们可以像这样调用API“count()”,它从“距离”将1加到“n”。除非通过API,否则任何人都无法访问“n”。

JavaScript的简单性确实令人惊叹。

闭包是其中一个重要原因。

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。