关于 Python 闭包理解

# 前言

闭包这个概念在 JavaScript 中讨论和使用得比较多，不过在 Python 中却不是那么显而易见，之所以说“不是那么”，是因为即使用到了，也没有注意到而已，比如定义一个 Decorator 时，就已经用到闭包了。网上对闭包的各种解释，感觉非常晦涩，在这里谈谈我的浅显认识：要形成闭包，首先得有一个嵌套的函数，即函数内部定义了另一个函数，闭包则是一个集合，它包括了外部函数的局部变量，这些局部变量在外部函数返回后也继续存在，并能被内部函数引用。

# 代码示例

这是个经常使用到的例子，定义一个函数 generate_power_func，它返回另一个函数，现在闭包形成的条件已经达到。

def generate_power_func(n):
    print("id(n): %X" % id(n))
    def nth_power(x):
        return x**n
    print("id(nth_power): %X" % id(nth_power))
    return nth_power

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对于内部函数 nth_power，即使 generate_power_func 已经返回，它还是能引用到外部函数的局部变量 n，这种现象就称为闭包。具体运行一下：

>>> raised_to_4 = generate_power_func(4)
id(n): 246F770
id(nth_power): 2C090C8
>>> repr(raised_to_4)
'<function nth_power at 0x2c090c8>'

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从结果可以看出，当 generate_power_func(4) 执行后, 创建并返回了 nth_power 这个函数对象，内存地址是 0x2C090C8,并且发现 raised_to_4 和它的内存地址相同，即 raised_to_4 只是这个函数对象的一个引用。先在全局命名空间中删除 generate_power_func，再试试会出现什么结果。

>>> del generate_power_func
>>> raised_to_4(2)
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啊哈，居然没出现错误， nth_power 是怎么知道 n 的值是 4，而且现在 generate_power_func 甚至都不在这个命名空间了。对，这就是闭包的作用：外部函数的局部变量可以被内部函数引用，即使外部函数已经返回了。

# 定义

INFO

嵌套定义在非全局作用域中的函数，当它的外部函数被调用就会生成一个闭包。闭包中包含了这个子函数本身的代码与其依赖的外部变量的引用。

# `closure` 属性和 cell 对象

现在知道闭包是怎么一回事了，那就到看看闭包到底是怎么回事的时候了。Python 中函数也是对象，所以函数也有很多属性，和闭包相关的就是 __closure__ 属性。__closure__ 属性定义的是一个包含 cell 对象的元组，其中元组中的每一个 cell 对象用来保存作用域中变量的值。

>>> raised_to_4.__closure__
(<cell at 0x2bf4ec0: int object at 0x246f770>,)
>>> type(raised_to_4.__closure__[0])
<type 'cell'>
>>> raised_to_4.__closure__[0].cell_contents
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就如刚才所说，在 raised_to_4 的 __closure__ 属性中有外部函数变量 n 的引用，通过内存地址可以发现，引用的都是同一个 n。如果没有形成闭包，则 __closure__ 属性为 None。对于 Python 具体是如何实现闭包的，可以查看 Python 闭包详解 (opens new window)，它通过分析 Python 字节码来讲述闭包的实现。