闭包

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前言

闭包包并不是python中特有的概念，在函数式编程语言中都有，例如 Javascript、Ruby 这样的语言中都存在闭包。

闭包对初学者来说绝对是一个晦涩难懂的概念，即使你去看权威的维基百科，他的描述也像论文一样难懂，我们来看看他是怎么说的。

在计算机科学中，闭包（英语：Closure），又称词法闭包（Lexical Closure）或函数闭包（function closures），是在支持头等函数的编程语言中实现词法绑定的一种技术。闭包在实现上是一个结构体，它存储了一个函数（通常是其入口地址）和一个关联的环境（相当于一个符号查找表）。环境里是若干对符号和值的对应关系，它既要包括约束变量（该函数内部绑定的符号），也要包括自由变量（在函数外部定义但在函数内被引用），有些函数也可能没有自由变量。闭包跟函数最大的不同在于，当捕捉闭包的时候，它的自由变量会在捕捉时被确定，这样即便脱离了捕捉时的上下文，它也能照常运行。

看完后是不是一愣一愣的，说的啥，每个字都认识，就是不理解。

其实啊，闭包本质上其实还是个函数，只不过这个函数比较特殊，特殊在哪呢？

普通函数

先来看个普通函数

demo.py
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def simple_adder(x, y):
    return x + y

result = simple_adder(2, 3)  # 5

x 和 y 作为形参传入函数 simple_adder ，这两个参数可以理解为函数的局部变量，函数被调用时，会在栈上创建其执行环境，函数执行完成后，局部变量随着栈帧的销毁被垃圾回收，局部变量无法在外部引用。

闭包函数

再来看这个复杂一点的函数（假设你对函数是一等对象这个概念已经有所了解）

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def adder(x):
    def func(y):
        return x + y

    return func

现在定义一个函数 adder， 然后还有一个嵌套函数 func。外层函数的返回值是嵌套函数func对象。（不知道什么是一等对象的先看文末指引）

执行：

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add2 = adder(2)
add2(3)  # 5
add2(5)  # 7

对于普通函数来说，调用完adder(2)这个函数时，局部变量x的值2本应该销毁了，但是当我们执行第二行add2(3)的时候，这个2居然还活着，其实这就是闭包最神奇的地方，因为它能访问自由变量x，即使x所在的环境（adder函数）已经不再了。

这里的嵌套函数func就是一个“闭包”函数。

闭包使得函数可以绑定一个状态值（属性），比如这里 add2 这个函数就绑定属性值2，他会一直跟随着这个闭包函数。

闭包只在函数式编程语言中才有，对于纯面向对象语言，比如Java就没法实现上面的效果，如果要实现必须用类来实现。因为面向对象中，类天然就可以附带属性（状态）

如果把前面的闭包用类来实现类似的效果，可以通过如下写法实现， 其中x就是类Adder的一个状态属性，2这个状态值会一直跟着add2这个实例对象

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class Adder:
    def __init__(self, x):
        self.x = x

    def __call__(self, y, *args, **kwargs):
        return self.x + y


add2 = Adder(2)
print(add2(3)) # 5
print(add2(5)) # 7

什么时候使用闭包

1、可以用来替换类， 假设一个类中就只有一个方法，那么这时候用闭包来实现更优雅，比如前面例子

2、替换全局变量，上面例子中，如果不要闭包来实现，另一个做法就是定义一个全部变量，这样任何时候都能访问到，但是全局变量的弊端也在于此，不安全，因为他暴露在外面，有可能在其他地方被修改。而闭包相当于把变量隐藏起来，外部是没法去访问的，只有闭包自己可以访问。

其实你们经常用的装饰器就是闭包的一种应用

__closure__属性

在python中，每个函数都有个属性叫__closure__，通过它我们可以检查函数是不是一个闭包函数

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print(simple_adder.__closure__)  # None

__closure__返回值为None，那肯定不是闭包

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print(add5.__closure__[0].cell_contents)  # 2

而 add5 是一个闭包，__closure__返回的是一个只读的tuple对象，cell_contents 是该函数绑定的自由变量。

参考文章

再谈闭包

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