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python中什么是閉包？閉包有什么用闻镶？為什么要用閉包？今天我們就帶著這3個問題來一步一步認識閉包。
閉包和函數(shù)緊密聯(lián)系在一起杆故，介紹閉包前有必要先介紹一些背景知識豆茫，諸如嵌套函數(shù)侨歉、變量的作用域等概念。
1. 作用域
作用域是程序運行時變量可被訪問的范圍揩魂，定義在函數(shù)內(nèi)的變量是局部變量幽邓，局部變量的作用范圍只能是函數(shù)內(nèi)部范圍內(nèi)，它不能在函數(shù)外引用火脉。
定義在模塊最外層的變量是全局變量牵舵，它是全局范圍內(nèi)可見的柒啤，當然在函數(shù)里面也可以讀取到全局變量的。而在函數(shù)外部則不可以訪問局部變量畸颅。例如：
a = 1
def foo():
print(a) # 1
def foo():
print(a) # NameError: name 'num' is not defined
2. 嵌套函數(shù)
函數(shù)不僅可以定義在模塊的最外層担巩，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）没炒。對于嵌套函數(shù)涛癌，它可以訪問到其外層作用域中聲明的非局部（non-local）變量，比如代碼示例中的變量a可以被嵌套函數(shù)printer 正常訪問送火。
def foo():
#foo是外圍函數(shù)
a = 1
# printer是嵌套函數(shù)
def printer():
print(a)
printer()
foo() # 1
那么有沒有一種可能即使脫離了函數(shù)本身的作用范圍拳话，局部變量還可以被訪問得到呢？
答案就是閉包漾脂！
我們將上述函數(shù)改成高階函數(shù)（接受函數(shù)為參數(shù)假颇，或者把函數(shù)作為結(jié)果返回的函數(shù)是高階函數(shù)）的寫法。
def foo():
#foo是外圍函數(shù)
a = 1
# printer是嵌套函數(shù)
def printer():
print(a)
return printer
x = foo()
x() # 1
這段代碼和前面例子的效果完全一樣骨稿，同樣輸出 1笨鸡。不同的地方在于內(nèi)部函數(shù) printer直接作為返回值返回了。
一般情況下坦冠，函數(shù)中的局部變量僅在函數(shù)的執(zhí)行期間可用形耗，一旦 foo() 執(zhí)行過后，我們會認為變量a將不再可用辙浑。然而激涤，在這里我們發(fā)現(xiàn) foo 執(zhí)行完之后，在調(diào)用x 的時候a變量的值正常輸出了判呕，這就是閉包的作用倦踢，閉包使得局部變量在函數(shù)外被訪問成為可能。
3. 閉包
人們有時會把閉包和匿名函數(shù)弄混侠草。這是有歷史原因的:在函數(shù)內(nèi)部定義函數(shù) 不常見辱挥，直到開始使用匿名函數(shù)才會這樣做。而且边涕，只有涉及嵌套函數(shù)時才有閉包問題晤碘。 因此，很多人是同時知道這兩個概念的功蜓。
其實园爷，閉包指延伸了作用域的函數(shù)，其中包含函數(shù)定義體中引用式撼、但是不在定義體中定義的 非全局變量童社。函數(shù)是不是匿名的沒有關(guān)系，關(guān)鍵是它能訪問定義體之外定義的非全局變量著隆。
通俗來講閉包叠洗，顧名思義甘改，就是一個封閉的包裹，里面包裹著自由變量灭抑，就像在類里面定義的屬性值一樣，自由變量的可見范圍隨同包裹抵代，哪里可以訪問到這個包裹腾节，哪里就可以訪問到這個自由變量。 那這個包裹是綁定在哪的呢荤牍？在上文代碼追加一句打影赶佟：
def foo():
# foo是外圍函數(shù)
a = 1
# printer是嵌套函數(shù)
def printer():
print(a)
return printer
x = foo()
print(x.__closure__[0].cell_contents) # 1
可以發(fā)現(xiàn)是在函數(shù)對象的__closure__屬性中，__closure__是一個元祖對象函數(shù)負責閉包綁定康吵，即自由變量的綁定劈榨。該屬性值通常是None，如果這個函數(shù)是一個閉包的話晦嵌，那么它返回的是一個由cell 對象組成的元組對象同辣。cell 對象的cell_contents 屬性就是閉包中的自由變量。這解釋了為什么局部變量脫離函數(shù)之后惭载，還可以在函數(shù)之外被訪問的原因的旱函，因為它存儲在了閉包的 cell_contents中了。
4. 閉包的好處
閉包避免了使用全局變量描滔，此外棒妨，閉包允許將函數(shù)與其所操作的某些數(shù)據(jù)（環(huán)境）關(guān)連起來。這一點與面向?qū)ο缶幊淌欠浅ｎ愃频暮ぃ诿鎸ο缶幊讨腥唬瑢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(guān)聯(lián)。
一般來說拘泞，當對象中只有一個方法時纷纫，這時使用閉包是更好的選擇。來看一個計算均值的例子田弥，假如有個名為avg 的函數(shù)涛酗，它的作用是計算不斷增加的系列值的均值;例如，整個歷史中 某個商品的平均收盤價偷厦。每天都會增加新價格商叹，因此平均值要考慮至目前為止所有的價格，如下所示：
>>> avg(10) #10.0
>>> avg(11) #10.5
>>> avg(12) #11.0
在以往只泼，我們可以設(shè)計一個類：
class Averager():
def __init__(self):
self.series = []
def __call__(self, new_value):
self.series.append(new_value)
total = sum(self.series)
return total/len(self.series)
avg = Averager()
avg(10) #10.0
avg(11) #10.5
avg(12) #11.0
這時候我們使用閉包來實現(xiàn)剖笙。
def make_averager():
series = []
def averager(new_value):
series.append(new_value)
total = sum(series)
return total/len(series)
return averager
avg = make_averager()
avg(10) #10.0
avg(11) #10.5
avg(12) #11.0
調(diào)用make_averager 時，返回一個 averager 函數(shù)對象请唱。每次調(diào)用 averager 時弥咪，它會把參數(shù)添加到列表中过蹂，然后計算當前平均值。 這比用類來實現(xiàn)更優(yōu)雅聚至，此外裝飾器也是基于閉包的一中應(yīng)用場景酷勺。
5. 閉包的坑
看了上述閉包的解釋你以為閉包也不過如此？實際使用中往往在不經(jīng)意間就會掉入陷阱扳躬，看看下面的例子：
def create_multipliers():
return [lambda x: x * i for i in range(5)]
for multiplier in create_multipliers():
print(multiplier(2))
# 期望輸出0, 2, 4, 6, 8
# 結(jié)果是 8, 8, 8, 8, 8
我們期望是輸出0, 2, 4, 6, 8脆诉。結(jié)果卻是8, 8, 8, 8, 8。為什么會出現(xiàn)這問題呢贷币？讓我們改下代碼：
def create_multipliers():
multipliers = [lambda x: x * i for i in range(5)]
print([m.__closure__[0].cell_contents for m in multipliers])
create_multipliers() # [4, 4, 4, 4, 4]
可以看到函數(shù)綁定的i值都成了4即循環(huán)后最終i的取值击胜，這是因為Python的閉包是延遲綁定 ，這意味著閉包中用到的變量的值役纹，是在內(nèi)部函數(shù)被調(diào)用時查詢得到的偶摔。
正確的使用方式是將i的值利用參數(shù)的方式進行傳遞：
def create_multipliers():
return [lambda x,i=i: x * i for i in range(5)]
s = create_multipliers()
for multiplier in s:
print(multiplier(2)) # 0, 2, 4, 6, 8
我們利用默認參數(shù)來傳遞i，同閉包一樣默認參數(shù)是綁定在__defaults__屬性上促脉。
print([f.__defaults__ for f in s]) # [(0,), (1,), (2,), (3,), (4,)]
