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Python 函数式编程 闭包 理解

有勇气的牛排 26 Python 2025-07-29 22:53:18

1 前言

1.1 定义

闭包是指一个函数定义在另一个函数内部，并且引用了外部函数的变量。

当外部函数返回这个内部函数是，这个内部函数就会携带它的自由变量的引用环境，这种行为就称为闭包。

知识点分类：闭包属于 Python 函数式编程和高级函数特性的。

简单理解：

闭包 = 内部函数 + 外部环境变量的引用

1.2 闭包的必要条件

  • 必须有一个 嵌套函数 （即内部函数）
  • 内部函数必须 引用 外部函数中的变量（自由变量）
  • 外部函数返回 内部函数的引用

2 基本案例

# -*- coding: utf-8 -*-
def outer(x):
    def inner(y):
        return x + y

    return inner

add = outer(5)
print(add(10))  # 输出 15

说明：

  • x 是自由变量，由 outer 提供。
  • inner 是一个闭包，记住了 x=5
  • 调用 add(10) 实际上就是执行了 5+10

3 闭包的底层原理

内部函数可以访问外部函数的变量*，即使外部函数已经执行完毕。

这是因为 Python 把外部函数的作用于保存在了内部函数的 __closure__ 属性中。

# -*- coding: utf-8 -*-
def outer(x, a=0):
    def inner(y):
        return (x + y) * a

    return inner


add = outer(5, 2)
print(add.__closure__[0].cell_contents)  # 2
print(add.__closure__[1].cell_contents)  # 5

print(f"调用结果：{add(10)}")  # 调用结果：30

image.png

4 常见应用

4.1 数据封装（模拟私有变量）

# -*- coding: utf-8 -*-
def counter():
    count = 0

    def inc():
        nonlocal count
        count = count + 1
        return count

    return inc


c = counter()
print(c())  # 1
print(c())  # 2

4.2 延迟计算（函数工程）

# -*- coding: utf-8 -*-
def make_multiplier(fackor):
    def multiply(x):
        return x * fackor

    return multiply


double = make_multiplier(2)
print(double(10)) # 输出 20

4.3 装饰器原理

装饰器的本质也是闭包。

# -*- coding: utf-8 -*-
def log(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"正在执行：{func.__name__}")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@log
def hello(name):
    print(f"你好, {name}")

hello("有勇气的牛排")

5 注意点

  • 闭包中的变量是共享的，多个闭包共享一个自由变量时需要注意修改冲突。
  • 使用 nonloacal 可以在闭包中修改外层变量。
  • 闭包容易造成 内存泄漏，尤其在长生命周期中，需要注意引用释放。

6 面试回答

闭包是指一个内部函数引用了外部函数变量，并且外部函数返回了这个内部函数。它使得函数可以记住定义时的环境，即便外部函数已经执行结束。

它通常用于延迟计算、函数封装、函数工厂和装饰器等场景，是函数式编程的重要特性之一。

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