Scala 闭包

在 Scala 中，闭包（Closure）是一种函数，它能够捕获并包含其定义环境中的自由变量。

闭包是一个函数，返回值依赖于声明在函数外部的一个或多个变量。

闭包可以访问函数外部的变量并在函数内部使用这些变量，即使在变量的作用域已经超出其定义环境时，闭包仍然可以访问这些变量。

闭包的关键在于它可以"关闭"函数外部的变量，使得这些变量在函数内仍然可用。

如下面这段匿名的函数：

val multiplier = (i:Int) => i * 10

函数体内有一个变量 i，它作为函数的一个参数。如下面的另一段代码：

val multiplier = (i:Int) => i * factor

在 multiplier 中有两个变量：i 和 factor。其中的一个 i 是函数的形式参数，在 multiplier 函数被调用时，i 被赋予一个新的值。然而，factor不是形式参数，而是自由变量，考虑下面代码：

var factor = 3  
val multiplier = (i:Int) => i * factor

这里我们引入一个自由变量 factor，这个变量定义在函数外面。

这样定义的函数变量 multiplier 成为一个"闭包"，因为它引用到函数外面定义的变量，定义这个函数的过程是将这个自由变量捕获而构成一个封闭的函数。

完整实例

实例

object Test {
def main(args: Array[String]) {
println( "muliplier(1) value = " + multiplier(1) )
println( "muliplier(2) value = " + multiplier(2) )
}
var factor = 3
val multiplier = (i:Int) => i * factor
}

运行实例 ?

执行以上代码，输出结果为：

$ scalac Test.scala  
$  scala Test  
muliplier(1) value = 3  
muliplier(2) value = 6

以下实例，closure 函数捕获了外部变量 externalVar，当 externalVar 的值改变时，闭包内的计算结果也相应改变。

实例

object ClosureExample1 {
def main(args: Array[String]): Unit = {
var externalVar = 10

val closure = (x: Int) => x + externalVar

println(closure(5)) // 输出 15

externalVar = 20

println(closure(5)) // 输出 25
}
}

执行以上代码，输出结果为：

15
25

闭包作为返回值

以下实例，makeAdder 函数返回一个闭包。不同的闭包实例捕获了不同的 adder 值。

实例

object ClosureExample2 {
def main(args: Array[String]): Unit = {
def makeAdder(adder: Int): Int => Int = {
(x: Int) => x + adder
}

val addFive = makeAdder(5)
val addTen = makeAdder(10)

println(addFive(3)) // 输出 8
println(addTen(3)) // 输出 13
}
}

执行以上代码，输出结果为：

8
13

闭包捕获变量的类型

闭包可以捕获不同类型的变量，包括值类型和引用类型。

以下实例，addMessage 闭包捕获了 messages 变量，并且可以修改它。

实例

object ClosureExample3 {
def main(args: Array[String]): Unit = {
var messages = List("Hello", "World")

val addMessage = (msg: String) => messages = messages :+ msg

addMessage("Scala")
println(messages) // 输出 List(Hello, World, Scala)
}
}

执行以上代码，输出结果为：

List(Hello, World, Scala)

闭包与函数式编程

闭包在函数式编程中是一个重要的概念，广泛用于高阶函数、柯里化等技术中。

以下实例，highOrderFunction 函数接受一个函数作为参数。传递的闭包捕获了外部变量 externalVar。

实例

object ClosureExample4 {
def main(args: Array[String]): Unit = {
def highOrderFunction(f: Int => Int, x: Int): Int = f(x)

val externalVar = 5
val closure = (x: Int) => x + externalVar

println(highOrderFunction(closure, 10)) // 输出 15
}
}

执行以上代码，输出结果为：