我在博客中曾經(jīng)介紹過兩篇關于函數(shù)的文章驳遵，第一篇是 關于 Python 函數(shù)是第一類對象，第二篇是關于 Lambda 函數(shù)莲兢，今天來說說 Python 閉包巩掺。
什么是閉包偏序？閉包有什么用？為什么要用閉包胖替？今天我們就帶著這3個問題來一步一步認識閉包研儒。
閉包和函數(shù)緊密聯(lián)系在一起，介紹閉包前有必要先介紹一些背景知識独令，諸如嵌套函數(shù)端朵、變量的作用域等概念
作用域
作用域是程序運行時變量可被訪問的范圍，定義在函數(shù)內(nèi)的變量是局部變量燃箭，局部變量的作用范圍只能是函數(shù)內(nèi)部范圍內(nèi)冲呢，它不能在函數(shù)外引用。
定義在模塊最外層的變量是全局變量招狸，它是全局范圍內(nèi)可見的敬拓，當然在函數(shù)里面也可以讀取到全局變量的。例如：
num = 10 # 全局作用域變量
def foo():
print(num) # 10
而在函數(shù)外部則不可以訪問局部變量裙戏。例如：
def foo():
num = 10
print(num) # NameError: name 'num' is not defined
嵌套函數(shù)
函數(shù)不僅可以定義在模塊的最外層乘凸，還可以定義在另外一個函數(shù)的內(nèi)部，像這種定義在函數(shù)里面的函數(shù)稱之為嵌套函數(shù)（nested function）例如：
def print_msg():
# print_msg 是外圍函數(shù)
msg = "zen of python"
def printer():
# printer是嵌套函數(shù)
print(msg)
printer()
# 輸出 zen of python
print_msg()
對于嵌套函數(shù)累榜，它可以訪問到其外層作用域中聲明的非局部（non-local）變量营勤，比如代碼示例中的變量 msg 可以被嵌套函數(shù) printer 正常訪問。
那么有沒有一種可能即使脫離了函數(shù)本身的作用范圍，局部變量還可以被訪問得到呢葛作？答案是閉包
什么是閉包
函數(shù)身為第一類對象寿羞，它可以作為函數(shù)的返回值返回，現(xiàn)在我們來考慮如下的例子：
def print_msg():
# print_msg 是外圍函數(shù)
msg = "zen of python"
def printer():
# printer 是嵌套函數(shù)
print(msg)
return printer
another = print_msg()
# 輸出 zen of python
another()
這段代碼和前面例子的效果完全一樣赂蠢，同樣輸出 "zen of python"绪穆。不同的地方在于內(nèi)部函數(shù) printer 直接作為返回值返回了。
一般情況下客年，函數(shù)中的局部變量僅在函數(shù)的執(zhí)行期間可用霞幅，一旦 print_msg() 執(zhí)行過后，我們會認為 msg變量將不再可用量瓜。然而，在這里我們發(fā)現(xiàn) print_msg 執(zhí)行完之后途乃，在調(diào)用 another 的時候 msg 變量的值正常輸出了绍傲，這就是閉包的作用，閉包使得局部變量在函數(shù)外被訪問成為可能耍共。
看完這個例子烫饼，我們再來定義閉包，維基百科上的解釋是:
在計算機科學中试读，閉包（Closure）是詞法閉包（Lexical Closure）的簡稱杠纵，是引用了自由變量的函數(shù)。這個被引用的自由變量將和這個函數(shù)一同存在钩骇，即使已經(jīng)離開了創(chuàng)造它的環(huán)境也不例外比藻。所以，有另一種說法認為閉包是由函數(shù)和與其相關的引用環(huán)境組合而成的實體倘屹。
這里的 another 就是一個閉包银亲，閉包本質(zhì)上是一個函數(shù)，它有兩部分組成纽匙，printer 函數(shù)和變量 msg务蝠。閉包使得這些變量的值始終保存在內(nèi)存中。
閉包烛缔，顧名思義馏段，就是一個封閉的包裹，里面包裹著自由變量践瓷，就像在類里面定義的屬性值一樣院喜，自由變量的可見范圍隨同包裹，哪里可以訪問到這個包裹当窗，哪里就可以訪問到這個自由變量够坐。
為什么要使用閉包
閉包避免了使用全局變量，此外，閉包允許將函數(shù)與其所操作的某些數(shù)據(jù)（環(huán)境）關連起來元咙。這一點與面向?qū)ο缶幊淌欠浅ｎ愃频奶萦埃诿鎸ο缶幊讨校瑢ο笤试S我們將某些數(shù)據(jù)（對象的屬性）與一個或者多個方法相關聯(lián)庶香。
一般來說甲棍，當對象中只有一個方法時，這時使用閉包是更好的選擇赶掖。來看一個例子：
def adder(x):
def wrapper(y):
return x + y
return wrapper
adder5 = adder(5)
# 輸出 15
adder5(10)
# 輸出 11
adder5(6)
這比用類來實現(xiàn)更優(yōu)雅感猛，此外裝飾器也是基于閉包的一中應用場景。
所有函數(shù)都有一個 __closure__屬性奢赂，如果這個函數(shù)是一個閉包的話陪白，那么它返回的是一個由 cell 對象 組成的元組對象。cell 對象的cell_contents 屬性就是閉包中的自由變量膳灶。
>>> adder.__closure__
>>> adder5.__closure__
(<cell at 0x103075910: int object at 0x7fd251604518>,)
>>> adder5.__closure__[0].cell_contents
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這解釋了為什么局部變量脫離函數(shù)之后咱士，還可以在函數(shù)之外被訪問的原因的，因為它存儲在了閉包的 cell_contents中了轧钓。
