闭包 (closure) 是函数式编程中的一个概念，Python虽然不是纯粹的是函数式编程语言，但它仍然具有函数式编程的一些特性。在以前的文章Python笔记：Python装饰器中介绍的装饰器其实就使用了闭包，本文来介绍一下Python中的闭包。

嵌套函数和变量作用域

介绍闭包之前，先理解什么是嵌套函数和变量作用域。

嵌套函数

函数嵌套就是在一个函数内部又定义函数:

def TestFunc(val1):
val = val1
def innerFunc():
print(val)
innerFunc()
if __name__ == '__main__':
TestFunc('Hello world')

在TestFunc()内部又定义了innerFunc()函数，函数的嵌套主要两个方面的作用。

1. 函数的嵌套能够保证内部函数的隐私，内部函数只能在外部函数作用域内访问。
2. 合理的使用函数嵌套，能够提高程序的运行效率。

局部变量和全局变量

在函数内部定义的变量称为局部变量，只在函数内部有效。一旦函数执行完毕，局部变量就会被回收。全局变量是定义在函数外的变量，作用域范围为全局，函数内部和外部都可以访问它。

一般情况下，不能在函数内部改变全局变量的值。如果想要在函数内部改变全局变量的值，需要加上 global 关键字：

VALUE1 = 666
def TestFunc2():
global VALUE1
VALUE1 = VALUE1 + 1
print(VALUE1)
TestFunc2()
print(VALUE1)

执行结果：

667
667

如果函数内部局部变量和全局变量同名，那么在函数内部，局部变量会覆盖全局变量：

VALUE1 = 666
def TestFunc3():
VALUE1 = 2
print(VALUE1)
TestFunc3()
print(VALUE1)

执行结果：

2
666

嵌套函数的变量作用域

类似的，对于嵌套函数，内部函数可以访问外部函数定义的变量，但是无法修改，如果要修改，需要加上 nonlocal 关键字：

def TestFunc():
val = 1
def innerFunc():
nonlocal val
val = 2
print("inner:",val)
innerFunc()
print("outer:", val)
TestFunc()

执行结果：

inner: 2
outer: 2

同样，如果内部函数的变量和外部函数变量同名，内部函数变量会覆盖外部函数的变量。

闭包

闭包和嵌套函数类似，不同之处在于外部函数返回的是一个函数，而不是一个具体的值。下面用闭包实现计算一个数的 n 次幂：

def nth_power(exponent):
def exponent_of(base):
return base ** exponent
return exponent_of
square = nth_power(2) # 平方
cube = nth_power(3) # 立方
print(square)
print(cube)
print(square(2))
# 2的平方
print(cube(2)) # 2的立方

执行结果：

<function nth_power.<locals>.exponent_of at 0x000001E9629C04C8>
<function nth_power.<locals>.exponent_of at 0x000001E9629C0708>
4
8

外部函数 nth_power() 返回的是函数 exponent_of()函数，闭包是一个函数对象，它记住了封闭作用域中的值，也就是记住了外部函数 nth_power() 的参数 exponent。

函数exponent_of()的作用域只在nth_power()内部，通过使用闭包，扩展了它的作用域，使能够在其作用域之外调用内部函数。即使函数本身从当前命名空间中删除，闭包作用域中的这个值也会被记住：

def nth_power(exponent):
def exponent_of(base):
return base ** exponent
return exponent_of
square = nth_power(2) # 平方
print(square(2)) # 2的平方
del nth_power
print(square(3)) # 3的平方

执行结果：

4
9

闭包函数对象有一个__closure__属性，返回cell 对象的元组，而cell 对象中保存闭包的变量（例子中的exponent值）：

print(square)
print(cube)
print(square.__closure__)
print(square.__closure__[0].cell_contents)
print(cube.__closure__[0].cell_contents)

执行结果：

<function nth_power.<locals>.exponent_of at 0x000001DC127D04C8>
<function nth_power.<locals>.exponent_of at 0x000001DC127D0708>
(<cell at 0x000001DC124401F8: int object at 0x00007FFFA7FAA1B0>,)
2
3

总结

和嵌套函数返回一个值不同，闭包返回的是一个函数对象。闭包和嵌套函数的优点是可以让程序变得更简洁易读。python装饰器（decorator）中也使用闭包，可参考：Python笔记：Python装饰器。

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最后

以上就是紧张萝莉为你收集整理的Python中的闭包嵌套函数和变量作用域闭包总结系列文章的全部内容，希望文章能够帮你解决Python中的闭包嵌套函数和变量作用域闭包总结系列文章所遇到的程序开发问题。

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