Python函數靜態變量

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Python是一種高級編程語言，它支持面向對象編程、函數式編程和過程化編程。在Python中，函數是一種非常重要的編程結構，函數中的變量可以分為全局變量和局部變量。除此之外，Python還支持函數靜態變量，這是一種非常有用的編程技巧。

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函數靜態變量是指在函數內部定義的變量，它們的作用域僅限于函數內部，但是它們的生命周期不會因為函數執行完畢而結束。這意味著函數靜態變量可以在函數的多次調用之間保持其值不變。

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函數靜態變量的定義

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在Python中，我們可以使用關鍵字“nonlocal”來定義函數靜態變量。下面是一個簡單的例子：

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def my_func():

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nonlocal count

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count += 1

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print(count)

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count = 0

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my_func()

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my_func()

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在這個例子中，我們定義了一個函數“my_func”，并在函數內部定義了一個靜態變量“count”。我們使用關鍵字“nonlocal”來告訴Python這個變量是一個函數靜態變量。在函數內部，我們可以像使用普通變量一樣使用它。在每次函數調用中，我們將靜態變量“count”加1，并打印出它的值。

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函數靜態變量的作用

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函數靜態變量在Python中有很多的應用場景。下面是一些常見的應用場景：

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1. 計數器

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函數靜態變量可以用來實現計數器。比如我們可以定義一個函數，每次調用時將計數器加1，并返回當前計數器的值。

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def counter():

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nonlocal count

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count += 1

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return count

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count = 0

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print(counter())

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print(counter())

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print(counter())

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在這個例子中，我們定義了一個函數“counter”，并在函數內部定義了一個靜態變量“count”。每次調用函數“counter”時，我們將計數器加1，并返回當前計數器的值。在這個例子中，我們調用了3次函數“counter”，每次調用后，計數器的值都會增加。

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2. 緩存

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函數靜態變量可以用來實現緩存。比如我們可以定義一個函數，每次調用時將參數緩存起來，如果下次調用時參數相同，則直接返回緩存的結果。

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def cache(func):

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cached = {}

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def wrapper(*args):

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if args in cached:

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return cached[args]

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result = func(*args)

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cached[args] = result

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return result

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return wrapper

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@cache

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def my_func(x):

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print("Computing...")

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return x * x

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print(my_func(2))

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print(my_func(2))

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print(my_func(3))

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print(my_func(3))

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在這個例子中，我們定義了一個裝飾器“cache”，它可以用來緩存函數的結果。我們將函數“my_func”作為參數傳遞給裝飾器“cache”，并用“@cache”語法糖來裝飾函數“my_func”。在函數“my_func”內部，我們定義了一個靜態變量“cached”，它用來保存函數的結果。在每次調用函數“my_func”時，我們先檢查參數是否在緩存中，如果是，則直接返回緩存的結果；否則，計算函數的結果，并將結果保存到緩存中。在這個例子中，我們調用了4次函數“my_func”，但是函數“my_func”只計算了2次，因為第2次和第4次調用的參數相同，可以直接返回緩存的結果。

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3. 記錄日志

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函數靜態變量可以用來記錄日志。比如我們可以定義一個函數，每次調用時將調用次數和調用時間記錄下來。

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import time

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def log(func):

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count = 0

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def wrapper(*args):

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nonlocal count

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count += 1

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timestamp = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime())

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print(f"[{timestamp}] Call {func.__name__}({args}) {count} times")

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return func(*args)

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return wrapper

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@log

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def my_func(x):

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return x * x

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print(my_func(2))

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print(my_func(3))

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print(my_func(4))

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在這個例子中，我們定義了一個裝飾器“log”，它可以用來記錄函數的調用次數和調用時間。我們將函數“my_func”作為參數傳遞給裝飾器“log”，并用“@log”語法糖來裝飾函數“my_func”。在函數“my_func”內部，我們定義了一個靜態變量“count”，它用來記錄函數的調用次數。在每次調用函數“my_func”時，我們將調用次數和調用時間記錄下來，并打印出來。在這個例子中，我們調用了3次函數“my_func”，每次調用后，都會記錄調用次數和調用時間。

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函數靜態變量的問答

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1. 什么是函數靜態變量？

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函數靜態變量是指在函數內部定義的變量，它們的作用域僅限于函數內部，但是它們的生命周期不會因為函數執行完畢而結束。這意味著函數靜態變量可以在函數的多次調用之間保持其值不變。

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2. 如何定義函數靜態變量？

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在Python中，我們可以使用關鍵字“nonlocal”來定義函數靜態變量。比如：

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def my_func():

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nonlocal count

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count += 1

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print(count)

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count = 0

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my_func()

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my_func()

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在這個例子中，我們定義了一個函數“my_func”，并在函數內部定義了一個靜態變量“count”。我們使用關鍵字“nonlocal”來告訴Python這個變量是一個函數靜態變量。

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3. 函數靜態變量有什么作用？

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函數靜態變量在Python中有很多的應用場景。比如可以用來實現計數器、緩存和記錄日志等功能。函數靜態變量可以在函數的多次調用之間保持其值不變，非常有用。

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4. 函數靜態變量和全局變量有什么區別？

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函數靜態變量和全局變量都可以在函數內部和函數外部使用。但是函數靜態變量的作用域僅限于函數內部，而全局變量的作用域則是整個程序。函數靜態變量的生命周期不會因為函數執行完畢而結束，而全局變量的生命周期則是整個程序。

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