本文作者：黎智煊，叩丁狼高级讲师。原创文章，转载请注明出处。

什么是闭包？闭包有什么用？为什么要用闭包？今天我们就带着这3个问题来一步一步认识闭包。闭包和函数紧密联系在一起，介绍闭包前有必要先介绍一些背景知识，诸如嵌套函数、变量的作用域等概念

1. 作用域

   作用域是程序运行时变量可被访问的范围，定义在函数内的变量是局部变量，局部变量的作用范围只能是函数内部范围内，它不能在函数外引用。

   def foo():
   num = 10 # 局部变量
   print(num)  # NameError: name 'num' is not defined
   
   

   定义在模块最外层的变量是全局变量，它是全局范围内可见的，当然在函数里面也可以读取到全局变量的。例如：

   num = 10 # 全局变量
   def foo():
   print(num)  # 10
   
   

2. 嵌套函数

   函数不仅可以定义在模块的最外层，还可以定义在另外一个函数的内部，像这种定义在函数里面的函数称之为嵌套函数（nested function）例如：

   def print_msg():
    # print_msg 是外围函数
    msg = "zen of python"
   
    def printer():
        # printer是嵌套函数
        print(msg)
    printer()
   # 输出 zen of python
   print_msg()
   
   

   对于嵌套函数，它可以访问到其外层作用域中声明的非局部（non-local）变量，比如代码示例中的变量 msg 可以被嵌套函数 printer 正常访问。

那么有没有一种可能即使脱离了函数本身的作用范围，局部变量还可以被访问得到呢？答案是闭包

什么是闭包

函数身为第一类对象，它可以作为函数的返回值返回，现在我们来考虑如下的例子：

def print_msg():
    # print_msg 是外围函数
    msg = "zen of python"
    def printer():
        # printer 是嵌套函数
        print(msg)
    return printer

another = print_msg()
# 输出 zen of python
another()

这段代码和前面例子的效果完全一样，同样输出 “zen of python”。不同的地方在于内部函数 printer 直接作为返回值返回了。

一般情况下，函数中的局部变量仅在函数的执行期间可用，一旦 print_msg() 执行过后，我们会认为 msg变量将不再可用。然而，在这里我们发现 print_msg 执行完之后，在调用 another 的时候 msg 变量的值正常输出了，这就是闭包的作用，闭包使得局部变量在函数外被访问成为可能。

为什么要使用闭包

闭包避免了使用全局变量，此外，闭包允许将函数与其所操作的某些数据（环境）关连起来。这一点与面向对象编程是非常类似的，在面对象编程中，对象允许我们将某些数据（对象的属性）与一个或者多个方法相关联。

一般来说，当对象中只有一个方法时，这时使用闭包是更好的选择。来看一个例子：

def adder(x):
    def wrapper(y):
        return x + y
    return wrapper

adder5 = adder(5)
# 输出 15
adder5(10)
# 输出 11
adder5(6)

这比用类来实现更优雅，此外装饰器也是基于闭包的一中应用场景。

所有函数都有一个 closure属性，如果这个函数是一个闭包的话，那么它返回的是一个由 cell 对象 组成的元组对象。cell 对象的cell_contents 属性就是闭包中的自由变量。

>>> adder.__closure__
>>> adder5.__closure__
(<cell at 0x103075910: int object at 0x7fd251604518>,)
>>> adder5.__closure__[0].cell_contents
5

这解释了为什么局部变量脱离函数之后，还可以在函数之外被访问的原因的，因为它存储在了闭包的 cell_contents中了。

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