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Python, 闭包
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关于 Python 闭包理解

文章目录
  1. 1. 前言
  2. 2. 代码示例
  3. 3. 定义
  4. 4. closure 属性和 cell 对象
  5. 5. 总结
  6. 6. 参考链接

前言

闭包这个概念在 JavaScript 中讨论和使用得比较多，不过在 Python 中却不是那么显而易见，之所以说“不是那么”，是因为即使用到了，也没用注意到而已，比如定义一个 Decorator 时，就已经用到闭包了。网上对闭包的各种解释，感觉非常晦涩，在这里谈谈我的浅显认识：要形成闭包，首先得有一个嵌套的函数，即函数内部定义了另一个函数，闭包则是一个集合，它包括了外部函数的局部变量，这些局部变量在外部函数返回后也继续存在，并能被内部函数引用。

代码示例

这是个经常使用到的例子，定义一个函数 generate_power_func，它返回另一个函数，现在闭包形成的条件已经达到。

def generate_power_func(n):
    print("id(n): %X" % id(n))
    def nth_power(x):
        return x**n
    print("id(nth_power): %X" % id(nth_power))
    return nth_power

对于内部函数 nth_power，它能引用到外部函数的局部变量 n，而且即使 generate_power_func 已经返回。把这种现象就称为闭包。具体运行一下：

>>> raised_to_4 = generate_power_func(4)
id(n): 246F770
id(nth_power): 2C090C8
>>> repr(raised_to_4)
'<function nth_power at 0x2c090c8>'

从结果可以看出，当 generate_power_func(4) 执行后, 创建和返回了 nth_power 这个函数对象，内存地址是 0x2C090C8,并且发现 raised_to_4 和它的内存地址相同，即 raised_to_4 只是这个函数对象的一个引用。先在全局命名空间中删除 generate_power_func，再试试会出现什么结果。

>>> del generate_power_func
>>> raised_to_4(2)
16

啊哈，居然没出现错误， nth_power 是怎么知道 n 的值是 4，而且现在 generate_power_func 甚至都不在这个命名空间了。对，这就是闭包的作用：外部函数的局部变量可以被内部函数引用，即使外部函数已经返回了。

定义

嵌套定义在非全局作用域中的函数，当它的外部函数被调用就会生成一个闭包。闭包中包含了这个子函数本身的代码与其依赖的外部变量的引用。

closure 属性和 cell 对象

现在知道闭包是怎么一回事了，那就到看看闭包到底是怎么回事的时候了。Python 中函数也是对象，所以函数也有很多属性，和闭包相关的就是 __closure__ 属性。__closure__ 属性定义的是一个包含 cell 对象的元组，其中元组中的每一个 cell 对象用来保存作用域中变量的值。

>>> raised_to_4.__closure__
(<cell at 0x2bf4ec0: int object at 0x246f770>,)
>>> type(raised_to_4.__closure__[0])
<type 'cell'>
>>> raised_to_4.__closure__[0].cell_contents
4

就如刚才所说，在 raised_to_4 的 __closure__ 属性中有外部函数变量 n 的引用，通过内存地址可以发现，引用的都是同一个 n。如果没用形成闭包，则 __closure__ 属性为 None。对于 Python 具体是如何实现闭包的，可以查看 Python 闭包详解，它通过分析 Python 字节码来讲述闭包的实现。

总结

闭包特性有着非常多的作用，不过都是需要时才会不经意的用上，不要像使用设计模式一样去硬套这些法则。这篇文章按照自己的理解翻译自 Python Closures Explained，可能和原文有些不同之处，如有疑惑，请查看原文。附上一些参考资料。

参考链接