python 闭包 Closure 函数作为返回值

一、函数作为返回值

高阶函数除了可以接受函数作为参数外，还可以把函数作为结果值返回。

 1 >>> def lazy_sum(*args):
 2 ...     def sum():
 3 ...         ax = 0
 4 ...         for n in args:
 5 ...             ax = ax + n
 6 ...         return ax
 7 ...     return sum
 8 ...
 9 >>> f = lazy_sum(1, 3, 5, 7, 9)
10 >>> f
11 <function lazy_sum.<locals>.sum at 0x1014ae730>
12 >>> f()
13 25

当我们调用lazy_sum()时，每次调用都会返回一个新的函数，即使传入相同的参数：

1 >>> f1 = lazy_sum(1, 3, 5, 7)
2 >>> f2 = lazy_sum(1, 3, 5, 7)
3 >>> f1
4 <function lazy_sum.<locals>.sum at 0x1014ae8c8>
5 >>> f2
6 <function lazy_sum.<locals>.sum at 0x1014ae7b8>
7 >>> f1 == f2
8 False

二、闭包

在计算机科学中，闭包（Closure）是词法闭包（Lexical Closure）的简称，是引用了自由变量的函数。这个被引用的自由变量将和这个函数一同存在，即使已经离开了创造它的环境也不例外。所以，有另一种说法认为闭包是由函数和与其相关的引用环境组合而成的实体。闭包在运行时可以有多个实例，不同的引用环境和相同的函数组合可以产生不同的实例。

简单的说,这种内部函数可以使用外部函数变量的行为,就叫闭包。

在这个例子中，我们在函数lazy_sum中又定义了函数sum，并且，内部函数sum可以引用外部函数lazy_sum的参数和局部变量，当lazy_sum返回函数sum时，相关参数和变量都保存在返回的函数中，这种称为“闭包（Closure）”的程序结构拥有极大的威力。

注意到返回的函数在其定义内部引用了局部变量args，所以，当一个函数返回了一个函数后，其内部的局部变量还被新函数引用，所以，闭包用起来简单，实现起来可不容易。

返回闭包时牢记一点：返回函数不要引用任何循环变量，或者后续会发生变化的变量。

 1 >>> def count():
 2 ...     fs = []
 3 ...     for i in range(1, 4):
 4 ...         def f():
 5 ...             return i * i
 6 ...         fs.append(f)
 7 ...     return fs
 8 ...
 9 >>> f1, f2, f3 = count()
10 >>> f1()
11 9
12 >>> f2()
13 9
14 >>> f3()
15 9

全部都是9！原因就在于返回的函数引用了循环变量i，但它并非立刻执行。等到3个函数都返回时，它们所引用的变量i已经变成了3，因此最终结果为9。

如果一定要引用循环变量怎么办？方法是再创建一个函数，用该函数的参数绑定循环变量当前的值，无论该循环变量后续如何更改，已绑定到函数参数的值不变：

 1 >>> def count():
 2 ...     def f(j):
 3 ...         def g():
 4 ...             return j * j
 5 ...         return g
 6 ...     fs = []
 7 ...     for i in range(1, 4):
 8 ...         fs.append(f(i))
 9 ...     return fs
10 ...
11 >>> f1, f2, f3 = count()
12 >>> f1()
13 1
14 >>> f2()
15 4
16 >>> f3()
17 9