Python中的闭包

闭包是什么

使用像javascript和python这样支持面向对象范式的语言进行编程时，都会涉及到闭包的概念以及闭包的使用。我们今天就从这两个方面来讨论一下闭包（本文仅针对python3）：

首先是维基百科中关于闭包的概念：
在一些语言中，在函数中可以（嵌套）定义另一个函数时，如果内部的函数引用了外部的函数的变量，则可能产生闭包。闭包可以用来在一个函数与一组“私有”变量之间创建关联关系。在给定函数被多次调用的过程中，这些私有变量能够保持其持久性。

根据这句话，其实我们自己就可以总结出在python语言中形成闭包的三个条件，缺一不可：
1)必须有一个内嵌函数(函数里定义的函数）——这对应函数之间的嵌套
2)内嵌函数必须引用一个定义在闭合范围内(外部函数里)的变量——内部函数引用外部变量
3)外部函数必须返回内嵌函数——必须返回那个内部函数

前两个条件我们比较好理解，那什么会有第三条规定呢？其实闭包一词指的就是上文中提到的那个“内部的函数”，我们下面就会发现，只有那个内部函数才有所谓的__closure__属性。

我们首先来创造一个闭包：

def funx():
    x=5
    def funy():
        nonlocal x
        x+=1
        return x
    return funy

我们根据上面的三准则创造了一个函数，其中的funy就是所谓的闭包，而funy内部所引用过的x就是所谓的闭包变量。

闭包有什么用

我们在交互式模式下，对上面的函数进行简单的测试：

>>> a=funx()
>>> a()
6
>>> a()
7
>>> a()
8
>>> a()
9
>>> x
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#19>", line 1, in <module>
    x
NameError: name 'x' is not defined
>>> 

我们会发现，funx中的x变量原本仅仅是funx的一个局部变量。但是形成了闭包之后，它的行为就好像是一个全局变量一样。但是最后的错误说明x并不是一个全局变量。其实这就是闭包的一个十分浅显的作用，形成闭包之后，闭包变量能够随着闭包函数的调用而实时更新，就好像是一个全局变量那样。（注意我们上面的a=funx()，a实际上应该是funy，所以a称为闭包）

进一步探究

我们能否找出点证据证明我们对于闭包的猜想呢？很简单，我们可以尝试下面的操作：

>>> a.__closure__
(<cell at 0x0000002F346FB408: int object at 0x00000000667D02D0>,)
>>> type(a.__closure__)
<class 'tuple'>
>>> type(a.__closure__[0])
<class 'cell'>
>>> a.__closure__[0].cell_contents
9
>>> a()
10
>>> a.__closure__[0].cell_contents
10
>>> def test():pass

>>> test.__closure__==None
True
>>> 

这样我们就明白了，形成闭包之后，闭包函数会获得一个非空的__closure__属性（对比我们最后的函数test，test是一个不具备闭包的函数，它的__closure__属性是None），这个属性是一个元组。元组里面的对象为cell对象，而访问cell对象的cell_contents属性则可以得到闭包变量的当前值（即上一次调用之后的值）。而随着闭包的继续调用，变量会再次更新。所以可见，一旦形成闭包之后，python确实会将__closure__和闭包函数绑定作为储存闭包变量的场所。