在Python中什麼是閉包？能做什麼？

1.什麼是閉包

當我們在外部函數中定義了一個內部函數，並且內部函數能夠讀取到外部函數內的變量，這種函數我們就稱為閉包。簡單來說，閉包就是能夠讀取外部函數內的變量的函數。閉包的架子大概是這樣：

def demo_outer(x):
def demo_inner(y):
print("x的值：{}, y的值：{}, x + y 的值：{}".format(x, y, x + y))
return demo_inner
do = demo_outer(12)
do(34)

上面代碼執行結果如下：

x的值：12, y的值：34, x + y 的值：46

上面的閉包代碼，和我們之前學習的裝飾器類似，我們在外部函數 demo_outer 下定義了一個內部函數 demo_inner ，並且外部函數的返回值就是內部函數，同時在內部函數中，我們引用到了外部函數的變量 x ，而閉包的作用就是可以將外層函數的變量保存在內存中而不被銷毀。

2.閉包的實例

我們先准備一個函數add()，每次調用該函數都只能傳一個數 num ，每次返回的結果都是基於上一次結果的值 sum 進行累加操作。例如，sum的默認值為0，如果我們依次調用 add(10)、add(20)、add(30) 後，期望得到的最終結果是 sum = 60。

對於該問題，因為需要在函數內部對函數外部的變量進行處理，我們可能會考慮使用 global 來處理。

sum = 0
def get_add_sum(num):
global sum
sum += num
return sum
print(get_add_sum(10)) # 輸出：10
print(get_add_sum(20)) # 輸出：30
print(get_add_sum(30)) # 輸出：60
print(sum) # 輸出：60

上面代碼中，我們在函數中通過全局變量 global 將 sum 聲明為全局變量，最終返回的結果也符合我們的期望。但因為全局變量太靈活了，不同模塊函數都能自由訪問到全局變量，所以一般不推薦在函數內部中定義全局變量。

對於上面的問題，除了使用全局變量外，我們還可以通過 閉包 來實現。

sum = 0
def get_add_sum(sum):
def add_num(num):
nonlocal sum
sum += num
return sum
return add_num
add = get_add_sum(sum)
print(add(10)) # 輸出：10
print(add(20)) # 輸出：30
print(add(30)) # 輸出：60
print(sum) # 輸出：0

在上面的閉包函數中，定義了外層函數和內層嵌套函數，執行過程中，調用外層函數 get_add_sum 返回的就是內層嵌套函數 add_num ，因為Python中函數也是對象，所以可以直接返回 add_num 。

而在內層嵌套函數中則實現了我們想要的累加操作，在這裡我們需使用關鍵字 nonlocal 來聲明外層函數中的變量，否則無法對外層函數中的變量進行修改，其作用域只在閉包函數裡面，所以當我們在最後打印 sum 最終結果，輸出的仍然是其初始值 0 。

我們再來看一個例子：

def outer():
res = []
for i in range(3):
print("外部的i值：{}".format(i))
def inner(x):
print("內部的i值：{}".format(i))
return i + x
res.append(inner)
return res
temp = outer()
res = [i(10) for i in temp]
print(res)

上面代碼的執行結果如下：

外部的i值：0
外部的i值：1
外部的i值：2
內部的i值：2
內部的i值：2
內部的i值：2
[12, 12, 12]

可以看到 res 的結果並不是 [10, 11, 12] ，因為 i 是外層函數的變量，並且其值是按 0，1，2 變化，因為該函數中無法保存外層函數的變量，故對於內部函數，其實際只能訪問到最後外部變量的值 2 ，導致最終結果為：[12, 12, 12]。

在這裡，我們可以使用閉包來保存函數的外部變量，修改代碼如下：

def outer(i):
print("外部的i值：{}".format(i))
def inner(x):
print("內部的i值：{}".format(i))
return i + x
return inner
def demo():
res = []
for i in range(3):
res.append(outer(i))
return res
temp = demo()
res = [i(10) for i in temp]
print(res)

上面代碼的執行結果如下：

外部的i值：0
外部的i值：1
外部的i值：2
內部的i值：0
內部的i值：1
內部的i值：2
[10, 11, 12]

3.閉包和裝飾器的區別

在Python中，閉包傳遞的參數是變量，裝飾器傳遞的參數是函數對象，它們只是在傳參內容上有不同。那麼裝飾器是不是屬於閉包的一種呢，我們要怎麼判斷一個函數是否是閉包呢？

我們可以打印 閉包 和 裝飾器 的屬性 __closure__ ，如果一個函數是閉包，那麼查看該屬性將會返回一個cell對象組成的tuple對象。

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def demo_outer(x):
""" 閉包 """
def demo_inner(y):
print("x的值：{}, y的值：{}, x + y 的值：{}".format(x, y, x + y))
return demo_inner
def demo_decorator(func):
""" 裝飾器 """
def wrapper(*args, **kwargs):
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
@demo_decorator
def method():
pass
do = demo_outer(5) # 閉包
print("閉包的屬性：{}".format(do.__closure__))
dd = demo_decorator(method) # 裝飾器
print("裝飾器的屬性：{}".format(dd.__closure__))

執行結果如下：

閉包的屬性：(<cell at 0x0000023F48C3C8E8: int object at 0x00007FF92017D4A0>,)
裝飾器的屬性：(<cell at 0x0000023F48C3C8B8: function object at 0x0000023F48CB97B8>,)

所以結合上面的結果，我們也可以這樣理解：裝飾器本質上就是一個閉包函數，它只是一個傳遞函數對象的閉包函數。