Python中的閉包

什麼是閉包？閉包有什麼用？為什麼要用閉包？今天我們就帶著這3個問題來一步一步認識閉包。閉包和函式緊密聯絡在一起，介紹閉包前有必要先介紹一些背景知識，諸如巢狀函式、變數的作用域等概念

作用域作用域是程式執行時變數可被訪問的範圍，定義在函式內的變數是區域性變數，區域性變數的作用範圍只能是函式內部範圍內，它不能在函式外引用。

def foo():
num = 10 # 區域性變數
print(num)  # nameerror: name 'num' is not defined

定義在模組最外層的變數是全域性變數，它是全域性範圍內可見的，當然在函式裡面也可以讀取到全域性變數的。例如：

num = 10 # 全域性變數
def foo():
print(num)  # 10

巢狀函式

函式不僅可以定義在模組的最外層，還可以定義在另外乙個函式的內部，像這種定義在函式裡面的函式稱之為巢狀函式（nested function）例如：

def print_msg():
# print_msg 是外圍函式
msg = "zen of python"
def printer():
# printer是巢狀函式
print(msg)
printer()
# 輸出 zen of python
print_msg()

對於巢狀函式，它可以訪問到其外層作用域中宣告的非區域性（non-local）變數，比如**示例中的變數 msg 可以被巢狀函式 printer 正常訪問。

那麼有沒有一種可能即使脫離了函式本身的作用範圍，區域性變數還可以被訪問得到呢？答案是閉包

函式身為第一類物件，它可以作為函式的返回值返回，現在我們來考慮如下的例子：

def print_msg():
# print_msg 是外圍函式
msg = "zen of python"
def printer():
# printer 是巢狀函式
print(msg)
return printer
another = print_msg()
# 輸出 zen of python
another()

這段**和前面例子的效果完全一樣，同樣輸出「zen of python」。不同的地方在於內部函式 printer 直接作為返回值返回了。

一般情況下，函式中的區域性變數僅在函式的執行期間可用，一旦 print_msg() 執行過後，我們會認為 msg變數將不再可用。然而，在這裡我們發現 print_msg 執行完之後，在呼叫 another 的時候 msg 變數的值正常輸出了，這就是閉包的作用，閉包使得區域性變數在函式外被訪問成為可能。

閉包避免了使用全域性變數，此外，閉包允許將函式與其所操作的某些資料（環境）關連起來。這一點與物件導向程式設計是非常類似的，在面物件程式設計中，物件允許我們將某些資料（物件的屬性）與乙個或者多個方法相關聯。

一般來說，當物件中只有乙個方法時，這時使用閉包是更好的選擇。來看乙個例子：

def adder(x):
return x + y
adder5 = adder(5)
# 輸出 15
adder5(10)
# 輸出 11
adder5(6)

這比用類來實現更優雅，此外裝飾器也是基於閉包的一中應用場景。

所有函式都有乙個closure屬性，如果這個函式是乙個閉包的話，那麼它返回的是乙個由 cell 物件組成的元組物件。cell 物件的cell_contents 屬性就是閉包中的自由變數。

>>> adder.__closure__
>>> adder5.__closure__
(,)>>> adder5.__closure__[0].cell_contents
5

這解釋了為什麼區域性變數脫離函式之後，還可以在函式之外被訪問的原因的，因為它儲存在了閉包的 cell_contents中了。

Python中的閉包

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