python 中的闭包

闭包这个概念在很多语言中都有，比如 Java， JS，之前的文章中也提到过这个闭包，但是感觉这个概念还是有一点模糊，那么我就重新整理一下，以便之后装饰器的学习。

python是一种面向对象的编程语言，在 python 中一切皆对象，这样就使得变量所拥有的属性，函数也同样拥有。这样我们就可以理解在函数内创建一个函数的行为是完全合法的。这种函数被叫做内嵌函数，这种函数只可以在外部函数的作用域内被正常调用，在外部函数的作用域之外调用会报错。

而如果内部函数里引用了外部函数里定义的对象（甚至是外层之外，但不是全局变量），那么此时内部函数就被称为闭包函数。闭包函数所引用的外部定义的变量被叫做自由变量。

如果一定要下一个定义的话：闭包是指有权访问另一个函数作用域中的变量的函数。相关参数和变量都保存在返回的函数中。创建闭包的常见方式就是在一个函数内部创建另一个函数。

其实简单点来说：闭包是自带运行环境的函数。

都吃过方便面吧~ 它和普通面条有什么区别呢？ 有一点就是：自带调味包 。调味包就是方便面的烹饪环境。它简化了煮面条的流程。让用户不必练就厨艺也能吃上美味的牛肉面。

函数式编程的闭包，就是函数的调味包。方便用户调用函数。不必为了维护繁杂的外部状态而烦恼。

例如python，就把闭包玩出了很多花样：
静态私有变量啦~
偏函数啦~
单参化~
装饰器~
……

当你在用这些功能的时候，其实就是在吃别人设定好调味包的“方便面”。

闭包虽然用起来方便，但是由于闭包会使得函数中的变量都被保存在内存中，内存消耗很大，所以不能滥用闭包，否则会造成软件的性能问题。

一般的闭包实现与调用为:

def 外层函数(参数):
    def 内层函数():
        print("内层函数执行", 参数)
        其他的执行语句...

    return 内层函数


内层函数的引用 = 外层函数("传入参数")
内层函数的引用()

但是上面我们说的“自带环境”在哪里呢？？我们来看一个小栗子：

def func(a, b):
    def line(x):
        return a * x - b

    return line


line = func(2, 3)
print(line(5))  # 7
print(line(6))  # 9

在上面的例子中我们输入的参数 a b 都被保留了，这两个参数就是内层函数的”环境“。我们一起看一下内存分析：

注意这个 func 作用域，变量 a b 是保存在这个作用域中的，而并非是全局作用域。

所以我们总结一下: 什么函数可以被称为闭包函数呢？

主要是满足两点：

• 函数内部定义的函数；
• 引用了外部变量但非全局变量。

既然已经说到这里了我们就再来复习一下 nonlocal 与 global 关键字：
之前提到过这部分的文章

刚刚说起过我们可以访问外层函数的变量，但是无法访问全局变量，也无法修改外层函数变量。

• 如果我们想要修改外层函数变量可以在内部函数中使用关键字 nonlocal 声明使用了外部函数变量，
• 如果我们想访问并修改全局变量，我们可以在内层函数中使用关键字 global 声明使用了全局变量。

下面给出两个例子：

def func(a):
    b = 4
    def line(x):
        nonlocal b # 声明使用了外部函数的变量
        b -= 1
        return a * x - b

    return line


line = func(2)
print(line(5))  # 7

b = 4

def func(a):
    def line(x):
        global b
        b -= 1
        return a * x - b

    return line


line = func(2)
print(line(5))  # 7