背景

本文尝试介绍Python中的闭包(closure)，包括闭包是什么？为什么要使用闭包？如何使用闭包？

嵌套函数及非局部变量

在介绍闭包之前，需要先明白什么是嵌套函数和非局部变量。在一个函数(fun1)中定义的另一个函数(fun2)称为嵌套函数。嵌套函数(fun1)可以访问外围作用域的变量，即为非局部变量。换一句话说，嵌套函数能够访问enclosing scope(闭包作用域，或者外围作用域，或者外层作用域)下的变量。这些非局部变量默认情况下是只读的，为了修改它们，必须显式地将它们声明为非局部变量(使用nonlocal关键字)。具体示例如下：

    def print_msg(msg):# 这是外层函数def printer():# 这是嵌套函数print(msg)printer()# 调用外层函数print_msg("Hello World")

输出：

Hello World

可以看出，嵌套函数printer()是可以访问到非局部变量msg，即外层函数中的msg。

定义一个闭包函数

如果上述示例print_msg()函数的最后一行不是调用printer()，而是返回printer呢？具体代码改成如下：

    def print_msg(msg):def printer():# 这是一个嵌套函数print(msg)return printer  # 返回嵌套函数# Now let's try calling this function.# 输出: Hello Worldanother = print_msg("Hello World")another()

可以看出输出结果是：

Hello World

这里调用print_msg()函数的时候传入了字符串Hello World，返回函数名为another。在调用another()时，之前传入的字符串Hello World信息仍然保留，尽管我们已经完成了print_msg()函数的执行。

这种将一些数据(比如上述示例中的Hello World)附加到代码中的技术在Python中称为闭包。enclosing scope中的值会被存储，即使该变量超出作用域，或者函数本身被从当前命名空间中删除，也会记住外围作用域中的这个值。比如：

del print_msg
another()

依然能够输出：

Hello World

此时尝试调用：

print_msg("Hello")

报错如下：

File "test.py", line 306, in <module>print_msg("Hello World")
NameError: name 'print_msg' is not defined

因为返回函数仍然可以正常工作，而原始的函数已经被删除，无法像之前那样起作用。

什么是闭包

正如上面的例子所示，当嵌套函数在其外围作用域中引用一个值时，就出现了一个闭包。在Python中创建闭包，须满足的条件总结如下：

必须有一个嵌套函数(函数中有函数)
嵌套函数必须引用外围函数中定义的值
外围函数必须返回嵌套函数

什么时候使用闭包

闭包可以避免使用全局变量，并提供某种形式的数据隐藏。它还可以为这个问题提供一个面向对象的解决方案。当类中需要实现的方法很少(大多数情况下只有一个方法)时，闭包可以提供一种替代的、更优雅的解决方案。但是，当属性和方法的数量比较多时，最好实现一个类。

下面是一个简单的例子，闭包可能比定义类和创建对象更合适。

def make_multiplier_of(n):def multiplier(x):return x * nreturn multiplier# Multiplier of 3
times3 = make_multiplier_of(3)# Multiplier of 5
times5 = make_multiplier_of(5)# 输出: 27
print(times3(9))# 输出: 15
print(times5(3))# 输出: 30
print(times5(times3(2)))

另外，需要注意的是：闭包函数中包含的值是可以找到的。所有的函数对象都有__closure__属性。当是闭包函数时，该属性返回cell objects的元组。以上述示例进行说明，其中times3和times5都是闭包函数，打印输出：

print(make_multiplier_of.__closure__)
print(times3.__closure__)

输出结果如下：

None
(<cell at 0x7f5c8d8cb618: int object at 0xa68b00>,)

cell对象中的属性cell_contents存储着闭包值：

print(times3.__closure__[0].cell_contents)
print(times5.__closure__[0].cell_contents)

输出结果如下：

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