一步一步教你认识Python闭包

题图：thomas shellberg

在「python之禅」公众号中曾经介绍过两篇关于函数的文章，第一篇是 关于 Python 函数是第一类对象 ，第二篇是关于 Lambda 函数 ，今天来说说 Python 闭包。

什么是闭包？闭包有什么用？为什么要用闭包？今天我们就带着这3个问题来一步一步认识闭包。

闭包和函数紧密联系在一起，介绍闭包前有必要先介绍一些背景知识，诸如嵌套函数、变量的作用域等概念

作用域

作用域是程序运行时变量可被访问的范围，定义在函数内的变量是局部变量，局部变量的作用范围只能是函数内部范围内，它不能在函数外引用。

定义在模块最外层的变量是全局变量，它是全局范围内可见的，当然在函数里面也可以读取到全局变量的。例如：

num = 10 # 全局作用域变量
def foo():
    print(num)  # 10

而在函数外部则不可以访问局部变量。例如：

def foo():
    num = 10
print(num)  # NameError: name 'num' is not defined

嵌套函数

函数不仅可以定义在模块的最外层，还可以定义在另外一个函数的内部，像这种定义在函数里面的函数称之为 嵌套函数 （nested function）例如：

def print_msg():
    # print_msg 是外围函数
    msg = "zen of python"

    def printer():
        # printer是嵌套函数
        print(msg)
    printer()
# 输出 zen of python
print_msg()

对于嵌套函数，它可以访问到其外层作用域中声明的非局部（non-local）变量，比如代码示例中的变量 msg 可以被嵌套函数 printer 正常访问。

那么有没有一种可能即使脱离了函数本身的作用范围，局部变量还可以被访问得到呢？答案是闭包

什么是闭包

函数身为第一类对象，它可以作为函数的返回值返回，现在我们来考虑如下的例子：

def print_msg():
    # print_msg 是外围函数
    msg = "zen of python"
    def printer():
        # printer 是嵌套函数
        print(msg)
    return printer

another = print_msg()
# 输出 zen of python
another()

这段代码和前面例子的效果完全一样，同样输出 “zen of python”。不同的地方在于内部函数 printer 直接作为返回值返回了。

一般情况下，函数中的局部变量仅在函数的执行期间可用，一旦 print_msg() 执行过后，我们会认为 msg 变量将不再可用。然而，在这里我们发现 print_msg 执行完之后，在调用 another 的时候 msg 变量的值正常输出了，这就是闭包的作用，闭包使得局部变量在函数外被访问成为可能。