闭包

我们都知道，Python函数是支持嵌套的。如果在一个内部函数中对外部函数作用域（非全局作用域）的变量进行引用，那么内部函数就会被称为闭包。闭包需要满足如下三个条件：

（1）存在于嵌套关系的函数中。

（2）嵌套的内部函数引用了外部函数的变量。

（3）嵌套的外部函数会将内部函数名作为返回值返回。

为了让读者更好地认识闭包，接下来，通过一个案例对闭包进行讲解，具体代码如下：

# 外部函数
  def outer(start=0):
        count = [start] # 函数内的变量
        # 内部函数
        def inner():
            count[0] += 1 # 引用外部函数的变量
            return count[0]
        # 返回内部函数的名称
        return inner
quote = outer(5)
print(quote())

在以上代码中，定义了一个嵌套函数。其中，outer函数是外部函数，inner是内部函数。

在outer函数中，首先定义了一个表示列表的变量count（该列表只有一个元素），然后定义了一个inner函数，最后将inner函数的名称返回。

在inner函数中，引用了外部函数定义的列表count，并对count的元素进行修改，修改后的列表元素使用return返回。

将调用外部函数outer的结果赋值给变量quote，quote引用的是inner函数占用的内存空间。

当调用了quote函数，实际上就是inner函数。

程序的运行结果如图1所示。

图1 运行结果

下面通过一张图来分析程序执行的过程，如图2所示。

图2 程序执行的过程图

图2描述的具体过程如下：

（1）调用outer函数，并且把5传递给start参数。此时，start的值为5。

（2）由于start引用的值为5，所以count列表中存放的元素为5。

（3）返回内部函数的名称inner。

（4）将调用outer函数返回的inner赋值给quote变量，即quote=inner。此时，quote变量引用的是inner函数占用的内存空间。

（5）调用quote引用的函数，实质上相当于调用inner函数。此时，程序会来到inner函数的定义部分。

（6）让count列表的元素加1，即5+1=6。计算完以后，把得出的结果再次赋值为列表的元素。此时，列表中存放的元素为6。

（7）返回count列表的元素值6。

从变量的生命周期的角度来讲，在outer函数执行结束以后，变量count已经被销毁了。当outer函数执行完后，会再执行内部的inner函数，由于inner函数中使用了count变量，所以程序应该出现运行时错误。然而，程序仍能正常运行，这是为什么呢？究其原因，主要在于函数的闭包会记得外层函数的作用域，在inner函数（闭包）中引用了外部函数的count变量，所以程序是不会释放这个变量的。