24. 变量作用域与闭包

LEGB 规则

Python 查找变量时，按这个顺序：

1. Local：函数内部
2. Enclosing：外层嵌套函数
3. Global：模块全局
4. Built-in：内置作用域

x = "global"

def outer():
    x = "enclosing"

    def inner():
        x = "local"
        print(x)   # local，L 层找到

    inner()

outer()

如果 inner 里没有 x = "local"，会去找 outer 里的 x；outer 里也没有，去找 global；再没有，找内置。

global 关键字

想在函数内部修改全局变量，用 global 声明：

count = 0

def increment():
    global count
    count += 1

increment()
increment()
print(count)   # 2

count = 0

def broken():
    count += 1   # UnboundLocalError!

nonlocal 关键字

nonlocal 用于修改外层（非全局）函数的变量：

def outer():
    x = 10

    def inner():
        nonlocal x
        x = 20
        print(f"inner: {x}")

    inner()
    print(f"outer: {x}")

outer()
# inner: 20
# outer: 20

闭包（Closure）

闭包是指「引用了外部函数变量的内部函数」。即使外部函数已经执行完毕，闭包仍然能访问那些变量。

def make_multiplier(n):
    def multiplier(x):
        return x * n
    return multiplier

times3 = make_multiplier(3)
times5 = make_multiplier(5)

print(times3(10))   # 30
print(times5(10))   # 50

make_multiplier 执行完后，它的局部变量 n 本应该被销毁。但因为返回的 multiplier 还在引用 n，所以 n 被「封闭」在闭包里，继续存活。

闭包的陷阱：延迟绑定

在循环里创建闭包，容易踩坑：

def make_functions():
    funcs = []
    for i in range(3):
        def func():
            return i
        funcs.append(func)
    return funcs

f1, f2, f3 = make_functions()
print(f1(), f2(), f3())   # 2 2 2，不是 0 1 2

三个闭包都引用了同一个 i，而循环结束时 i 的值是 2。

解决办法：让闭包在定义时就捕获当前值。

def make_functions():
    funcs = []
    for i in range(3):
        def func(x=i):   # 默认参数在定义时求值
            return x
        funcs.append(func)
    return funcs

f1, f2, f3 = make_functions()
print(f1(), f2(), f3())   # 0 1 2

或者用 functools.partial：

from functools import partial

def make_functions():
    funcs = []
    for i in range(3):
        funcs.append(partial(lambda x: x, i))
    return funcs

什么时候用闭包

闭包适合简单的状态保持场景。如果状态和行为越来越复杂，就该用类了。

# 用闭包实现简单的计数器
def make_counter():
    count = 0
    def counter():
        nonlocal count
        count += 1
        return count
    return counter

c = make_counter()
print(c())   # 1
print(c())   # 2
print(c())   # 3

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