【Python入門】クロージャの使い方をなんとなく理解する

Pythonの基礎
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Pythonの関数に関連してクロージャというものがあります。ちょっと入門者からすると話がわかりにくくなるようなものがどんどん出てきますね。

クロージャは、関数内関数に似てるようにも見えます。参照環境を伴ったような関数、あるいはその関数への参照のことを指すというような言い方をしたりします。関数内の変数を扱う時、その関数が宣言された時のもの(スコープ)によって実行されるというような説明もできると思います。関数の外と関連させる感じでしょうか。ちょっと具体的にコードを見た方が早いですね。

さっそくクロージャについてみていきましょう。ちょっとPythonの中でも高度な話になると思うので、こんな使い方があるという雰囲気だけ今の時点では掴んでおきましょう。

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クロージャを理解する

クロージャというものがどんなものか簡単に理解するために、まず関数内関数のコードを見ておきましょう。

次のような関数内関数のコードを用意してみます。

これを実行してみます。引数a、bに「2」「3」を入れてouter_function()を呼び出してみましょう。

外側の関数に与えられた引数を使って、内側の関数が実行されて値が返されているのがわかります。

クロージャのコードを書いてみる

クロージャは、このコードを次のように変更します。

違いがわかるでしょうか。returnの返り値がinner_function()で関数を呼び出すのではなく、inner_functionと丸括弧を使わずにオブジェクトが書かれています。

これを上と同様の引数で実行してみましょう。ファイル名はclosure.pyにしてAtomで実行しています。

計算の値が返されずに、関数のオブジェクトの位置が返されているのがわかります。

inner_functionの情報が返されているのですが、これはまだ関数が実行されていない状態です。

この実行されていない状態を記憶してあとで使うことができるというようなことがクロージャではできるということです。ここではこのinner_functionがクロージャになります。

これを出力するという実行するには次のように行います。

outer_function()を呼び出してouterという変数に入れています。ここまではやっていることは同じですね。これに丸括弧()をつけて変数rに代入しています。ここではじめてinner_functionが実行されます。これをrに代入してprintで出力しています。

実際に実行するとこうなります。

値が計算されて出力されているのがわかりますね。

もう一つコードを書いてみる

もう一つ例を作ってみましょう。四角の面積を計算するコードを書いてみます。幅(width)と高さ(height)を掛け算すれば計算できるのはわかると思います。それを次のように書いてみました。

引数に幅(width)を与える関数area_calculation_func()を定義し、その中に高さ(height)を引数に使って面積を計算する関数area_calculation()を定義しています。返り値は関数ではなく丸括弧を外したarea_calculationを返していて、クロージャのコードになっています。

これを次のコードで実行してみます。

まず幅に値を与えています。2つ幅の値を与えて、あとで両方の計算ができるようにしているという形です。

そして、これを高さが同じ場合に、この2つはどうなるかという処理をprintで行っているわけです。

実際に実行してみましょう。

2種類の幅を入れてac1、ac2としてarea_calculation_funcを保存しています。このac1、ac2に丸括弧()をつけて呼びだすことではじめて計算が実行されます。ここでは高さの値を入れてそれぞれ計算して出力されているのがわかります。

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まとめ

Pythonのクロージャについて扱いました。今の時点では少し難しい話なので深くやり始めると混乱すると思うので、このような使い方があるということだけ頭に入れておきましょう。

クロージャは関数の宣言を実行することなく呼び出しておいて記憶し、あとでその処理を必要な時に実行するというような使い方ができます。

本などの文書の解説ではなかなかわからない面があると思うので、最初は簡単なコードで動きを理解しておきましょう。ぶっちゃけすっ飛ばして後回しにしていいとも思います。

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