一般來說閉包這個概念在很多語言中都有涉及，本文主要談談python中的閉包定義及相關用法。Python中使用閉包主要是在進行函數(shù)式開發(fā)時使用。詳情分析如下：

一、定義

python中的閉包從表現(xiàn)形式上定義（解釋）為：如果在一個內(nèi)部函數(shù)里，對在外部作用域（但不是在全局作用域）的變量進行引用，那么內(nèi)部函數(shù)就被認為是閉包(closure).這個定義是相對直白的，好理解的，不像其他定義那樣學究味道十足（那些學究味道重的解釋，在對一個名詞的解釋過程中又充滿了一堆讓人抓狂的其他陌生名詞，不適合初學者）。下面舉一個簡單的例子來說明。

>>>def addx(x): 
>>> def adder(y): return x + y 
>>> return adder 
>>> c = addx(8) 
>>> type(c) 
<type 'function'> 
>>> c.__name__ 
'adder' 
>>> c(10) 
18

結合這段簡單的代碼和定義來說明閉包：
如果在一個內(nèi)部函數(shù)里：adder(y)就是這個內(nèi)部函數(shù)，
對在外部作用域（但不是在全局作用域）的變量進行引用：x就是被引用的變量，x在外部作用域addx里面，但不在全局作用域里，
則這個內(nèi)部函數(shù)adder就是一個閉包。

再稍微講究一點的解釋是，閉包=函數(shù)塊+定義函數(shù)時的環(huán)境，adder就是函數(shù)塊，x就是環(huán)境，當然這個環(huán)境可以有很多，不止一個簡單的x。

二、使用閉包注意事項

1.閉包中是不能修改外部作用域的局部變量的

>>> def foo(): 
...  m = 0 
...  def foo1(): 
...   m = 1 
...   print m 
... 
...  print m 
...  foo1() 
...  print m 
...
>>> foo()
0
1
0

從執(zhí)行結果可以看出，雖然在閉包里面也定義了一個變量m，但是其不會改變外部函數(shù)中的局部變量m。

2.以下這段代碼是在python中使用閉包時一段經(jīng)典的錯誤代碼

def foo(): 
 a = 1 
 def bar(): 
  a = a + 1 
  return a 
 return bar

這段程序的本意是要通過在每次調用閉包函數(shù)時都對變量a進行遞增的操作。但在實際使用時

>>> c = foo() 
>>> print c() 
Traceback (most recent call last): 
 File "<stdin>", line 1, in <module> 
 File "<stdin>", line 4, in bar 
UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment 

這是因為在執(zhí)行代碼 c = foo()時，python會導入全部的閉包函數(shù)體bar()來分析其的局部變量，python規(guī)則指定所有在賦值語句左面的變量都是局部變量，則在閉包bar()中，變量a在賦值符號"="的左面，被python認為是bar()中的局部變量。再接下來執(zhí)行print c()時，程序運行至a = a + 1時，因為先前已經(jīng)把a歸為bar()中的局部變量，所以python會在bar()中去找在賦值語句右面的a的值，結果找不到，就會報錯。解決的方法很簡單

def foo(): 
 a = [1] 
 def bar(): 
  a[0] = a[0] + 1 
  return a[0] 
 return bar

只要將a設定為一個容器就可以了。這樣使用起來多少有點不爽，所以在python3以后，在a = a + 1 之前，使用語句nonlocal a就可以了，該語句顯式的指定a不是閉包的局部變量。

3.還有一個容易產(chǎn)生錯誤的事例也經(jīng)常被人在介紹python閉包時提起，我一直都沒覺得這個錯誤和閉包有什么太大的關系，但是它倒是的確是在python函數(shù)式編程是容易犯的一個錯誤，我在這里也不妨介紹一下。先看下面這段代碼

for i in range(3): 
 print i

在程序里面經(jīng)常會出現(xiàn)這類的循環(huán)語句，Python的問題就在于，當循環(huán)結束以后，循環(huán)體中的臨時變量i不會銷毀，而是繼續(xù)存在于執(zhí)行環(huán)境中。還有一個python的現(xiàn)象是，python的函數(shù)只有在執(zhí)行時，才會去找函數(shù)體里的變量的值。

flist = [] 
for i in range(3): 
 def foo(x): print x + i 
 flist.append(foo) 
for f in flist: 
 f(2)

可能有些人認為這段代碼的執(zhí)行結果應該是2,3,4.但是實際的結果是4,4,4。這是因為當把函數(shù)加入flist列表里時，python還沒有給i賦值，只有當執(zhí)行時，再去找i的值是什么，這時在第一個for循環(huán)結束以后，i的值是2，所以以上代碼的執(zhí)行結果是4,4,4.
解決方法也很簡單，改寫一下函數(shù)的定義就可以了。

for i in range(3): 
 def foo(x,y=i): print x + y 
 flist.append(foo) 

三、作用

說了這么多，不免有人要問，那這個閉包在實際的開發(fā)中有什么用呢？閉包主要是在函數(shù)式開發(fā)過程中使用。以下介紹兩種閉包主要的用途。

用途1：當閉包執(zhí)行完后，仍然能夠保持住當前的運行環(huán)境。

比如說，如果你希望函數(shù)的每次執(zhí)行結果，都是基于這個函數(shù)上次的運行結果。我以一個類似棋盤游戲的例子來說明。假設棋盤大小為50*50，左上角為坐標系原點(0,0)，我需要一個函數(shù)，接收2個參數(shù)，分別為方向(direction)，步長(step)，該函數(shù)控制棋子的運動。棋子運動的新的坐標除了依賴于方向和步長以外，當然還要根據(jù)原來所處的坐標點，用閉包就可以保持住這個棋子原來所處的坐標。

origin = [0, 0] # 坐標系統(tǒng)原點 
legal_x = [0, 50] # x軸方向的合法坐標 
legal_y = [0, 50] # y軸方向的合法坐標 
def create(pos=origin): 
 def player(direction,step): 
  # 這里應該首先判斷參數(shù)direction,step的合法性，比如direction不能斜著走，step不能為負等 
  # 然后還要對新生成的x，y坐標的合法性進行判斷處理，這里主要是想介紹閉包，就不詳細寫了。 
  new_x = pos[0] + direction[0]*step 
  new_y = pos[1] + direction[1]*step 
  pos[0] = new_x 
  pos[1] = new_y 
  #注意！此處不能寫成 pos = [new_x, new_y]，原因在上文有說過 
  return pos 
 return player 
 
player = create() # 創(chuàng)建棋子player，起點為原點 
print player([1,0],10) # 向x軸正方向移動10步 
print player([0,1],20) # 向y軸正方向移動20步 
print player([-1,0],10) # 向x軸負方向移動10步 

輸出為：

[10, 0] 
[10, 20] 
[0, 20] 

用途2：閉包可以根據(jù)外部作用域的局部變量來得到不同的結果，這有點像一種類似配置功能的作用，我們可以修改外部的變量，閉包根據(jù)這個變量展現(xiàn)出不同的功能。比如有時我們需要對某些文件的特殊行進行分析，先要提取出這些特殊行。

def make_filter(keep): 
 def the_filter(file_name): 
  file = open(file_name) 
  lines = file.readlines() 
  file.close() 
  filter_doc = [i for i in lines if keep in i] 
  return filter_doc 
 return the_filter

如果我們需要取得文件"result.txt"中含有"pass"關鍵字的行，則可以這樣使用例子程序

filter = make_filter("pass")
filter_result = filter("result.txt")

以上兩種使用場景，用面向對象也是可以很簡單的實現(xiàn)的，但是在用Python進行函數(shù)式編程時，閉包對數(shù)據(jù)的持久化以及按配置產(chǎn)生不同的功能，是很有幫助的。

相信本文所述對大家的Python程序設計有一定的借鑒價值。

最新評論