Python閉包的詳細介紹

在電腦科學中，閉包（Closure）是詞法閉包（Lexical Closure）的簡稱，是引用了自由變數的函數。這個被引用的自由變數將和這個函數一同存在，即使已經離開了創造它的環境也不例外。所以，有另一種說法認為閉包是由函數和與其相關的引用環境組合而成的實體。閉包在運行時可以有多個執行個體，不同的引用環境和相同的函數組合可以產生不同的執行個體。

我更傾向於後一種，把閉包看做一種組織代碼的結構，原因我後面解釋。

那閉包代碼結構是怎樣的呢？

Python中，一切皆對象，這當然包括函數了。函數對象可以賦值給一個變數，而且通過這個變數可以調用該函數；函數對象也作為參數進行傳遞，也可以作為某個函數的返回結果。而且，Python中，函數可以嵌套定義。

Python以函數對象為基礎，為閉包這一文法結構提供支援

先看一個例子

def f1():    name1 = 'Alice'    name2 = 'Bob'    def f2():        print('hello,%s,%s' %(name1,name2))    return f2 if __name__ == '__main__':    name1 = 'David'    name2 = 'Frank'    func = f1()    func()    print(func.__closure__)    print(func.__closure__[0].cell_contents)    print(func.__closure__[1].cell_contents)# 輸出hello,Alice,Bob(<cell at 0x03A55CF0: str object at 0x03CBEA20>, <cell at 0x03CBEAD0: str object at 0x03CBEAA0>)AliceBob

函數 f2 定義在函數 f1 的內部，並且調用了 f1 內定義的變數name1 和 name2 。

f1 返回了 f2 這個函數對象，而實際上返回的 f2 中已經包括了 f1 中的變數name1 和name2，這一點從代碼的運行結果中就可以看出來。

在主程式中，雖然重新定義了name1 和name2，但函數 func 執行時調用的仍然是定義時的變數值，即它的引用環境變數，而不是使用時的變數值。

總結一下，Python中，閉包就是一個包含了函數和引用環境變數的代碼塊，我傾向於把閉包看做一種代碼結構，而不是函數，是因為第一次調用它的時候，只是把閉包的引用環境和內部的函數封裝在一起，以一個函數對象來返回，而沒有執行內部的函數，當調用這個函數對象時，才會執行內部的函數功能。

引用環境變數的值被儲存在函數對象的closure屬性中。closure裡包含了一個元組(tuple)。這個元組中的每個元素是cell類型的對象。我們看到第一個cell包含的就是Alice，也就是我們建立閉包時的環境變數name1的取值。這一點從上面代碼的運行結果中可以看出來。

現在回頭看一看，百科對閉包的解釋。

現在，再舉一個例子：

# 此例子轉自伯樂線上def line_def(a, b):    def line(x):        return a * x + b    return lineif __name__ == '__main__':    func = line_def(2, 3)    print(func(5))# 輸出13

在這個例子中，函數line和環境變數 a, b 構成了閉包，我們只需改變a, b 的值就能獲得不同的直線函數 line，提高了封裝性，使得我們只需關注參數a, b就可以了，不要關心內部直線的實現。

閉包的最大特點是可以將外部函數的變數與內建函式綁定，並返回綁定變數後的函數（也即閉包），此時即便產生閉包的環境（外部函數）已經釋放，閉包仍然存在。

閉包的一大應用就是裝飾器，只不過其傳遞的是函數。這個下次再寫。