Python嵌套函数（Nested function）和闭包（closure）_python 嵌套函数

Python嵌套函数（Nested function）和闭包（closure）

Python允许函数体中定义函数，内部函数（inner function）也称为嵌套函数（nested function）。

为了执行内部函数，必须调用外部函数。 如果不调用外部函数，内部函数将永远不会执行。不能直接调用内部函数，需要先调用外部函数，在调用内部函数，否则出错。

下面给出一个嵌套函数的示例源码：

def outer(x):	# 外部函数
    print("outer的x:{}".format(x))
    def inner(y):  # 内部函数
        print("inner的y:{}".format(y))
        print("x+y={}".format(x+y))
        
    inner(8)     #调用内部函数
 
outer(20)  # #调用外部函数

运行测试如下：

典型的闭包（closure）结构

就是在一个外部函数中定义了一个内部函数，内部函数使用了外部函数的局部变量，并且外部函数的返回值是内部函数，这样就构成了一个闭包。

典型的闭包格式的描述：

 def 外层函数():
    外层局部变量
    def 内层函数():
        引用外层函数的局部变量

return 内层函数

将上例嵌套函数修改成闭包结构源码如下：

def outer(x):	# 外部函数
    print("outer的x:{}".format(x))
    def inner(y):	# 内部函数
        print("inner的y:{}".format(y))
        return x + y	# 访问外部函数的参数——这里是x
    
    return inner    	# 通过返回内部函数，实现外部引用——inner后没有括号()
 
n = outer(20)	# 调用外部函数并传参，获取引用内部函数
m=n(8)	# 调用内部函数inner(y)并传参，原外部函数的参数继续存在
print(m)

运行测试如下：

一般而言，调用一个函数是加一个括号。

如果看见函数括号后还有一个括号，说明第一个函数（外部函数）返回了一个函数（内部函数），前面的括号是外部函数的，后面的括号是内部函数的。

现在，修改上面闭包结构源码调用部分：

def outer(x):	# 外部函数
    print("outer的x:{}".format(x))
    def inner(y):	# 内部函数
        print("inner的y:{}".format(y))
        return x + y	# 访问外部函数的参数——这里是x
    
    return inner    	# 通过返回内部函数，实现外部引用——inner后没有括号()
 
k=outer(20)(8)
print(k)

运行测试如下：

一般情况下，如果一个函数结束，函数的内部所有东西都会释放掉，还给内存，局部变量都会消失。但是，闭包是一种特殊情况，如果外部函数在结束的时候，发现有自己变量将来会在内部函数中用到，就把这个变量同内部函数绑定在一起。这样即使外部函数已经结束了，内部函数仍然能够使用外部函数的变量。

判断函数是否为闭包

可以通过__closure__ 属性来判断，返回的是一个元组，每一项都是闭包函数引用的外部变量，可以通过cell_contents 将被引用的变量打印（显示）出来。

示例源码如下，请留意__closure__、cell_contents的使用：

def outer(x):	# 外部函数
 
    def inner(y):	# 内部函数
        return x 	# 注意这里：将return x 改为 return y 再运行试试看
    
    return inner    	# inner后没有括号()
 
n = outer(20)	# 调用外部函数
 
#查看 __closure__ 的值
print(n.__closure__)
 
#通过cell_contents 将被引用的变量打印出来
for line in n.__closure__:
print(line.cell_contents)

运行测试如下：

由此可知，闭包的特点是：内部函数必须引用在enclosing scope（外层/封闭作用域）中定义的变量值，并且，enclosing function（外层/封闭函数）必须返回内部函数。

小结

通常情况下，一个 nested function 可以成为一个 closure，但并不是所有的 nested function 都是 closure。
即使 nested function引用了外部的变量，只要它不需要在外部使用，这些变量也不会形成closure。closure是在nested function的基础上，在内部函数中引用了外部函数中的变量并返回该内部函数，从而造成包含自由变量（free variable）的函数对象，这个函数对象不仅仅具有函数的执行代码，而且还保留了自由变量的状态。所谓自由变量，就是在闭包中被引用但没有在闭包中定义的变量，它们的值保存在闭包的环境中，随着闭包的生命周期而存在。

进一步了解

python之 Nested Function
https://blog.csdn.net/cnds123/article/details/129684125

python中闭包详解https://zhuanlan.zhihu.com/p/341376218
Python闭包（Closure) https://www.cnblogs.com/BlueSkyyj/p/8884236.html
python中函数嵌套、函数作为变量以及闭包的原理 https://www.cnblogs.com/xiaxiaoxu/p/9785687.html