【函数式编程】Python闭包：结合计数器的例子本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路 1. 计数器的实现

本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路

1. 计数器的实现

需求：我们想要实现一个函数add1，这个函数每次运行都会改变一个变量的值，并返回这个变量改变后的当前值。比如，第一次运行add1把变量的值变成1，函数返回1；第二次运行时把变量的值改为2，并返回2。

我们写出一个原型，但Python语法不允许像下面这样在函数内部访问并修改外部的值：

counter = 0

def add1():
  counter += 1
  return counter

print(add1()) # expected: return = 1, counter = 1; but failed
print(add1()) # expected: return = 2, counter = 2; but failed

以上代码在执行时会报错，表示解释器将函数体内部对counter的mention认为是一个函数内部作用域的局部变量counter，因找不到这个变量而报错。即，默认函数体内部是不能引用外部作用域的变量的。

这个时候我们可以用global关键字，指明add1中对counter的mention指的是全局变量counter：

counter = 0

def add1():
  global counter
  counter += 1
  return counter

print(add1()) # return = counter = 1
print(add1()) # return = counter = 2
print(counter) # 2

2. 封装成计数器函数

当把计数器的逻辑封装成函数时，简单地把上面的过程塞进一个函数，我们大概想要一个这样的原型：

def add1():
  counter = 0

  def add1c():
    ???1 # 使counter在子函数内部能被访问到
    counter += 1
    return counter

  return ???2 # 使counter值被改变的情况反馈到外层

print(add1()) # expected: 1
print(add1()) # expected: 2

对于第一处需求，类似上面的global关键字，我们使用nonlocal关键字，代码大致跟上面相似。

global关键字：语法是global name，表示函数体内对name的mention指向名字为name的全局变量，而不是局部作用域中的变量。

nonlocal关键字：语法是nonlocal name，表示函数体内对name的mention指向名字为name的外层作用域（非全局）中的变量，而不是局部作用域中的变量。

对于第二处需求，考虑到add1内的add1c函数，每次调用这个函数会让counter的值增加；这个函数就是我们最终想要的，所以我们让返回值直接为add1c这个函数，然后在后面的过程中，先调用add1使add1c实例化，再多次调用这个实例化的add1c函数，来实现每次计数器+1的效果。

def add1():
  counter = 0

  def add1c():
    nonlocal counter
    counter += 1
    return counter
  
  return add1c

a = add1() # add1c函数的实例

print(a()) # 1
print(a()) # 2

在这段代码里，可以从控制台看到变量a的类型是<class 'function'>，值是<function add1.<locals>.add1c at 0x7f8bba5d4a60>，即a是函数，是add1c的一个实例。在下面调用a时，每次a修改函数内部私有的变量，并返回变量的值；每次返回的值不同。

3. 闭包

注意到这里，我们使函数返回自身内部定义的子函数。这就是闭包的概念。

对于外部函数的作用域变量，包括函数的参数和函数体内部定义的局部变量，Python闭包只能引用值，不能修改；但通过nonlocal关键字，就可以实现子函数内修改外部变量。

闭包的核心思想在于，获得一个函数，这个函数可以访问函数上一层作用域的变量。这些变量受这个函数的作用域保护，只能通过这个函数的上层函数修改，从而使得函数拥有私有的变量。

参考

zhuanlan.zhihu.com/p/22229197 介绍闭包概念