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

闭包（closure）是建立在嵌套函数基础上的，是一种特殊的嵌套函数结构。

先看嵌套函数（Nested function）。

Python允许函数的嵌套定义，即在函数体中可以定义函数，内部的函数为嵌套函数（nested function），也叫内部函数（inner 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，就把这个临时变量绑定给了内部函数。

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。cell_contents解释了局部变量在脱离函数后仍然可以在函数之外被访问的原因，因为变量被存储在cell_contents中了。

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，闭包的特点是返回的函数还引用了外层函数的局部变量。

理解清楚闭包这个概念，对于理解 Python 中的一大利器“装饰器”有很大的帮助。因为装饰器本身就是闭包的一个应用。Python装饰器（Decorator）https://www.cnblogs.com/BlueSkyyj/p/8884245.html

 

进一步了解

python中闭包详解https://zhuanlan.zhihu.com/p/341376218
Python闭包（Closure) https://www.cnblogs.com/BlueSkyyj/p/8884236.html
嵌套函数和闭包https://zhuanlan.zhihu.com/p/152408838