想知道Python中闭包是什么吗？一起聊聊吧

叁歲伎倆 2022-03-15 09:52 150阅读 0赞

**前言**

我觉得闭包更重要的是对作用域（Scope）的理解，因此把它单独列出来，同时可以理顺一下 Python 的作用域规则。

闭包的概念首先出现在函数式编程语言中，后来被一些命令式编程语言引用。尤其是在函数被用作头等公民的语言中，比如javascript（在javascript中，函数几乎可以被视为“头等公民”）。我写了一篇关于JavaScript闭包的文章（说明了JavaScript上下文和范围）。闭包实际上不是太复杂的概念，但是可以更好地理解闭包。同一语言的作用域规则。

**命名空间与作用域**

我们可以把命名空间看做一个大型的字典类型（Dict），里面包含了所有变量的名字和值的映射关系。在 Python 中，作用域实际上可以看做是“在当前上下文的位置，获取命名空间变量的规则”。在 Python 代码执行的任意位置，都至少存在三层嵌套的作用域：

最内层作用域，最早搜索，包含所有局部变量（Python 默认所有变量声明均为局部变量）

所有包含当前上下文的外层函数的作用域，由内而外依次搜索，这里包含的是非局部也非全局的变量

一直向上搜索，直到当前模块的全局变量

最外层，最后搜索的，内置（built-in）变量

在任意执行位置，可以将作用域看成是对下面这样一个命名空间的搜索：

scopes = {
        "local": {"locals": None,
                 "non-local": {"locals": None,
                              "global": {"locals": None,
                                        "built-in": ["built-ins"]}}},
    }

除了默认的局部变量声明方式，Python 还有global和nonlocal两种类型的声明（nonlocal是Python 3.x之后才有，2.7没有），其中 global 指定的变量直接指向(3)当前模块的全局变量，而nonlocal则指向(2)最内层之外，global以内的变量。这里需要强调指向（references and assignments）的原因是，普通的局部变量对最内层局部作用域之外只有只读(read-only)的访问权限，比如下面的例子：

x = 100
    def main():
        x += 1
        print(x)
    main()

UnboundLocalError                         Traceback (most recent call last)
     
     in ()
          3     x += 1
          4     print(x)
    ----> 5 main()
     
     in main()
          1 x = 100
          2 def main():
    ----> 3     x += 1
          4     print(x)
          5 main()
     
    UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment`

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这里抛出UnboundLocalError，是因为main()函数内部的作用域对于全局变量x仅有只读权限，想要在main()中对x进行改变，不会影响全局变量，而是会创建一个新的局部变量，显然无法对还未创建的局部变量直接使用x += 1。如果想要获得全局变量的完全引用，则需要global声明：

x = 100
    def main():
        global x
        x += 1
        print(x)
     
    main()
    print(x) # 全局变量已被改变

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**python 闭包**

到这里基本上已经了解了 Python 作用域的规则，那么我们来仿照 JavaScript 写一个计数器的闭包：

"""
    /* JavaScript Closure example */
    var inc = function(){  
      var x = 0;
      return function(){
        console.log(x++);
      };
    };
    var inc1 = inc()
    var inc2 = inc()
    """
    
    # Python 3.5
    def inc():
        x = 0
        def inner():
            nonlocal x
            x += 1
            print(x)
        return inner
    inc1 = inc()
    inc2 = inc()
     
    inc1()
    inc1()
    inc1()
    inc2()

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    3
    1

对于还没有nonlocal关键字的 Python 2.7，可以通过一点小技巧来规避局部作用域只读的限制：

# Python 2.7
    def inc():
        x = [0]
        def inner():
            x[0] += 1
            print(x[0])
        return inner
    inc1 = inc()
    inc2 = inc()
     
    inc1()
    inc1()
    inc1()
    inc2()

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    3
    1

上面的例子中，inc1()是在全局环境下执行的，虽然全局环境是不能向下获取到inc()中的局部变量x的，但是我们返回了一个inc()内部的函数inner()，而inner()对inc()中的局部变量是有访问权限的。也就是说inner()将inc()内的局部作用域打包送给了inc1和inc2，从而使它们各自独立拥有了一块封闭起来的作用域，不受全局变量或者任何其它运行环境的影响，因此称为闭包。

闭包函数都有一个closure属性，其中包含了它所引用的上层作用域中的变量：

print(inc1.__closure__[0].cell_contents)
    print(inc2.__closure__[0].cell_contents)

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