2013-11-12 11:00

閉包這個概念在 JavaScript 中討論和使用得比較多，不過在 Python 中卻不是那麼顯而易見，之所以說“不是那麼”，是因為即使用到了，也沒用注意到而已，比如定義一個 Decorator 時，就已經用到閉包了。網上對閉包的各種解釋，感覺非常晦澀，在這裡談談我的淺顯認識：要形成閉包，首先得有一個巢狀的函式，即函式中定義了另一個函式，閉包則是一個集合，它包括了外部函式的區域性變數，這些區域性變數在外部函式返回後也繼續存在，並能被內部函式引用。

舉個例子

這是個經常使用到的例子，定義一個函式 generate_power_func，它返回另一個函式，現在閉包形成的條件已經達到。

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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

對於內部函式 nth_power，它能引用到外部函式的區域性變數 n，而且即使 generate_power_func已經返回。把這種現象就稱為閉包。具體使用一下。

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

從結果可以看出，當 generate_power_func(4) 執行後, 建立和返回了 nth_power 這個函式物件，記憶體地址是 0x2C090C8,並且發現 raised_to_4 和它的記憶體地址相同，即 raised_to_4 只是這個函式物件的一個引用。先在全域性名稱空間中刪除 generate_power_func

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>>> del generate_power_func
>>> raised_to_4(2)
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啊哈，居然沒出現錯誤， nth_power 是怎麼知道 n 的值是 4，而且現在 generate_power_func甚至都不在這個名稱空間了。對，這就是閉包的作用，外部函式的區域性變數可以被內部函式引用，即使外部函式已經返回了。

_closure_ 屬性和 cell 物件

現在知道閉包是怎麼一回事了，那就到看看閉包到底是怎麼回事的時候了。Python 中函式也是物件，所以函式也有很多屬性，和閉包相關的就是 __closure__ 屬性。__closure__ 屬性定義的是一個包含 cell 物件的元組，其中元組中的每一個 cell 物件用來儲存作用域中變數的值。

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>>> 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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就如剛才所說，在 raised_to_4 的 __closure__ 屬性中有外部函式變數 n 的引用，通過記憶體地址可以發現，引用的都是同一個 n。如果沒用形成閉包，則 __closure__ 屬性為 None。對於 Python 具體是如何實現閉包的，可以檢視 Python閉包詳解，它通過分析 Python 位元組碼來講述閉包的實現。

最後總結

閉包特性有著非常多的作用，不過都是需要時才會不經意的用上，不要像使用設計模式一樣去硬套這些法則。這篇文章按照自己的理解翻譯至 Python Closures Explained，可能和原文有些不同之處，如有疑惑，請檢視原文。附上一些參考資料。

1. Python閉包詳解：從位元組碼出發瞭解 Python 閉包的實現機制
2. 理解Javascript的閉包: 從 Javascript 的閉包中瞭解一些閉包特性，可以和 Python 作下對比