Hướng dẫn python closure nonlocal

Trước khi cùng xem closure là gì, chúng ta trước tiên phải hiểu được nested functions (hàm lồng) và non-local variables (các biến không cục bộ) là gì.

• 1. Hàm lồng trong Python
• 2. Closure trong Python
• 3. Khi nào và tại sao nên sử dụng Closure

1. Hàm lồng trong Python

Một hàm được định nghĩa bên trong một hàm khác thì được gọi là hàm lồng – nested function. Các hàm lồng có thể truy cập được tới các biến nằm trong hàm mà chứa nó. Trong Python, các biến không cục bộ (non-local variables) chỉ có thể được truy cập đến khi chúng và các đối tượng truy cập đến chúng nằm trong cùng một hàm. Điều này có thể được minh họa bằng ví dụ sau:

Dưới đây là đoạn chương trình Python mô tả hàm lồng

# -----------------------------------------------------------
#Cafedev.vn - Kênh thông tin IT hàng đầu Việt Nam
#@author cafedevn
#Contact: 
#Fanpage: https://www.facebook.com/cafedevn
#Instagram: https://instagram.com/cafedevn
#Twitter: https://twitter.com/CafedeVn
#Linkedin: https://www.linkedin.com/in/cafe-dev-407054199/
# -----------------------------------------------------------


# Python program to illustrate 
# nested functions 
def outerFunction(text): 
    text = text 
  
    def innerFunction(): 
        print(text) 
  
    innerFunction() 
  
if __name__ == '__main__': 
    outerFunction('Hey!') 

Như bạn thấy đó, hàm innerFunction() có thể được truy cập đến một cách dễ dàng ở bên trong phần thân của hàm outerFunction(), nhưng điều này sẽ là không thể nếu thực hiện ở bên ngoài phần thân hàm outerFunction(). Do đó, ở đây, hàm innerFunction() được coi là một hàm lồng (ở bên trong hàm outerFunction()), và sử dụng biến không cục bộ là biến text.

Về cơ bản, phương pháp ràng buộc dữ liệu với một hàm mà không cần phải thực sự truyền chúng làm tham số cho hàm thì được gọi là Closure. Closure là một đối tượng hàm (object function) có thể ghi nhớ các giá trị nằm trong cùng một hàm với nó, kể cả khi chúng không xuất hiện trong bộ nhớ.

Ví dụ mô tả việc “ràng buộc dữ liệu với một hàm mà không cần phải thực sự truyền chúng làm tham số cho hàm”:

# -----------------------------------------------------------
#Cafedev.vn - Kênh thông tin IT hàng đầu Việt Nam
#@author cafedevn
#Contact: 
#Fanpage: https://www.facebook.com/cafedevn
#Instagram: https://instagram.com/cafedevn
#Twitter: https://twitter.com/CafedeVn
#Linkedin: https://www.linkedin.com/in/cafe-dev-407054199/
# -----------------------------------------------------------


def func1():  #Outer function
  msg = 'I belong to func1'
  def func2(): #Nested function
      print (msg)
  return func2

Trong ví dụ này, chúng ta đã trả về hàm lồng func2() thay vì gọi đến nó. Bằng cách này chúng ta có thể trả về toàn bộ các chức năng của hàm lồng func2() và ràng buộc nó vào một biến để sử dụng sau này.

Kết quả đoạn code ví dụ trên là:

obj = func1()  #binding the function to an object
obj()
I belong to func1

Closure là một nested function – hàm được lồng ở bên trong một/nhiều enclosing function khác (hàm mà chứa chính cái closure – nested function ở bên trong nó) mà có quyền truy cập đến một free variable – biến tự do của một/nhiều enclosing function đã thực thi xong. Ba đặc điểm của closure trong Python là:

– Nó là một nested function – hàm được lồng ở bên trong một hàm khác

– Nó có truyền truy cập đến các free variables – biến tự do của enclosing function chứa nó.

– Nó được trả về từ enclosing function chứa nó.

Một free variable – biến tự do là một biến mà không bị ràng buộc trong phạm vi cục bộ. Để các closure có thể làm việc với các immutable variables – biến không thể thay đổi được chẳng hạn như kiểu number, kiểu string, chúng ta phải sử dụng từ khóa nonlocal

Closure trong Python giúp chúng ta tránh được việc phải sử dụng tới các giá trị toàn cục (global values) và tăng tính che giấu dữ liệu.

Một closure thì không giống với hàm bình thường, nó cho phép hàm có thể truy cập đến các biến đã được bắt (captured variables) bởi closure, các biến được bắt có thể chứa hoặc là các bản sao giá trị hoặc là tham chiếu, ngay cả khi hàm đó được gọi ở bên ngoài phạm vi vùng code chứa closure.

– Ví dụ 1. minh họa về closure trong Python

# -----------------------------------------------------------
#Cafedev.vn - Kênh thông tin IT hàng đầu Việt Nam
#@author cafedevn
#Contact: 
#Fanpage: https://www.facebook.com/cafedevn
#Instagram: https://instagram.com/cafedevn
#Twitter: https://twitter.com/CafedeVn
#Linkedin: https://www.linkedin.com/in/cafe-dev-407054199/
# -----------------------------------------------------------


# Python program to illustrate 
# closures 
def outerFunction(text): 
    text = text 
  
    def innerFunction(): 
        print(text) 
  
    return innerFunction # Note we are returning function WITHOUT parenthesis 
  
if __name__ == '__main__': 
    myFunction = outerFunction('Hey!') 
    myFunction() 

Kết quả in ra là:

cafedevn:
~/Documents/Python-Programs/$ python Closures.py 
Hey!

Từ ví dụ trên ta có thể thấy rằng:

1. Closure giúp gọi đến hàm nằm ngoài phạm vi code (scope) của nó.

2. Hàm innerFunction chỉ có phạm vi code (scope) là ở bên trong thân hàm outerFunction, nhưng nhờ việc sử dụng closure, chúng ta có thể dễ dàng mở rộng phạm vi code (scope) của nó để gọi đến một hàm nằm ngoài phạm vi code của nó (chính là hàm outerFunction).

– Ví dụ 2. Minh họa về việc sử dụng closure trong Python:

# -----------------------------------------------------------
#Cafedev.vn - Kênh thông tin IT hàng đầu Việt Nam
#@author cafedevn
#Contact: 
#Fanpage: https://www.facebook.com/cafedevn
#Instagram: https://instagram.com/cafedevn
#Twitter: https://twitter.com/CafedeVn
#Linkedin: https://www.linkedin.com/in/cafe-dev-407054199/
# -----------------------------------------------------------


# Python program to illustrate 
# closures 
import logging 
logging.basicConfig(filename='example.log', level=logging.INFO) 
  
  
def logger(func): 
    def log_func(*args): 
        logging.info( 
            'Running "{}" with arguments {}'.format(func.__name__, args)) 
        print(func(*args)) 
    # Necessary for closure to work (returning WITHOUT parenthesis) 
    return log_func               
  
def add(x, y): 
    return x+y 
  
def sub(x, y): 
    return x-y 
  
add_logger = logger(add) 
sub_logger = logger(sub) 
  
add_logger(3, 3) 
add_logger(4, 5) 
  
sub_logger(10, 5) 
sub_logger(20, 10) 

Kết quả in ra là 

cafedevn:
~/Documents/Python-Programs/$ python MoreOnClosures.py 
6
9
5
10

3. Khi nào và tại sao nên sử dụng Closure

1. Bởi vì các closures thường được sử dụng làm callback functions, nên chúng giúp tăng tính che giấu dữ liệu của code. Điều này cho phép chúng ta giảm thiểu việc phải sử dụng các biến toàn cục.

2. Khi trong code của bạn có ít hàm, thì closure sẽ là cách hiệu quả để triển khai cùng với các hàm. Nhưng nếu code của bạn cần phải có nhiều hàm, vậy thì nên triển khai code thành các class (tuân theo mô hình OOP).

Nguồn và Tài liệu tiếng anh tham khảo:

• w3school
• python.org
• geeksforgeeks

Tài liệu từ cafedev:

• Full series tự học Python từ cơ bản tới nâng cao tại đây nha.
• Ebook về python tại đây.
• Các series tự học lập trình khác

Nếu bạn thấy hay và hữu ích, bạn có thể tham gia các kênh sau của cafedev để nhận được nhiều hơn nữa:

• Group Facebook
• Fanpage
• Youtube
• Instagram
• Twitter
• Linkedin
• Pinterest
• Trang chủ

Chào thân ái và quyết thắng!

Đăng ký kênh youtube để ủng hộ Cafedev nha các bạn, Thanks you!