Python Academy · 课时

闭包与自由变量

Q: 「闭包与自由变量」这节课中我会学到什么？

在内部函数中捕获状态 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Python Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

在内部函数中捕获状态

闭包与自由变量 是 CoddyKit 上的免费 Python Academy 课时。这是第 2 节课，共 4 节。你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。这是 Python Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 Python Academy 课程共包含 4 节课。

嵌套函数

Python 允许您在一个函数内部定义另一个函数。每次 outer 函数运行时，都会重新创建 inner 函数。

def outer():
    def inner():
        return 'from inner'
    return inner()
print(outer())

inner 可以看到 outer 变量

inner 函数可以读取外层函数中定义的变量。这些变量称为自由变量，因为它们不是 inner 函数的局部变量。

def outer():
    message = 'hello'
    def inner():
        return message
    return inner()
print(outer())

什么是闭包

当 inner 函数被返回后，即使外层作用域已经结束，它仍然记得来自外层作用域的自由变量，这种情况就称为闭包。

def make_greeter(name):
    def greet():
        return 'Hi ' + name
    return greet
g = make_greeter('Ada')
print(g())

捕获的状态会保留下来

outer 函数已经返回了，但闭包仍然持有 name。这个值会继续存在于返回的函数内部。

def make_greeter(name):
    def greet():
        return 'Hi ' + name
    return greet
a = make_greeter('Ada')
b = make_greeter('Bob')
print(a())
print(b())

乘法器工厂

闭包非常适合用作生成定制函数的工厂。这里返回的每个函数都会乘以一个捕获的因子。

def multiplier(factor):
    def multiply(n):
        return n * factor
    return multiply
double = multiplier(2)
triple = multiplier(3)
print(double(10))
print(triple(10))

每个闭包彼此独立

工厂的每次调用都会创建一个独立的闭包，并拥有各自捕获的值。它们互不影响。

def adder(amount):
    def add(n):
        return n + amount
    return add
add5 = adder(5)
add100 = adder(100)
print(add5(1), add100(1))

检查闭包捕获的值

捕获的名称会列在 __code__.co_freevars 中，而这些名称对应的值存储在 __closure__ 单元中。

def make(x):
    def f():
        return x
    return f
fn = make(42)
print(fn.__code__.co_freevars)
print(fn.__closure__[0].cell_contents)

闭包捕获变量而不是值

闭包捕获的是变量本身，因此它看到的是变量的最终值。当变量在闭包创建后发生变化时，这一点就很重要。

def build():
    x = 1
    def show():
        return x
    x = 99
    return show
print(build()())

循环中的延迟绑定陷阱

一个经典的易错点是：循环中创建的闭包共享同一个循环变量，因此它们捕获的都是该变量的最后一个值。

funcs = []
for i in range(3):
    funcs.append(lambda: i)
print([f() for f in funcs])

修复延迟绑定

使用默认参数绑定当前值，这样每个闭包就能在定义时捕获自己的副本。

funcs = []
for i in range(3):
    funcs.append(lambda i=i: i)
print([f() for f in funcs])

闭包作为轻量级对象

闭包将数据与行为组合在一起，就像一个小型对象；对于简单情况，它通常比完整的类更简洁。

def counter_start(start):
    def value():
        return start
    return value
c = counter_start(10)
print(c())

快速检查

Python 中的闭包是什么？

回顾：闭包与自由变量

要点：

inner 函数可以读取外层作用域中的变量（自由变量）。
闭包是一个被返回且会记住这些变量的 inner 函数。
工厂的每次调用都会创建一个独立的闭包。
闭包捕获的是变量而不是值，这会导致循环中的延迟绑定陷阱——可以使用默认参数修复。

def power_of(exp):
    return lambda base: base ** exp
square = power_of(2)
print(square(9))

常见问题解答

「闭包与自由变量」课时是免费的吗？

是的 — 「闭包与自由变量」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 Python Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 Python Academy 课程共包含 4 节课。

「闭包与自由变量」这节课中我会学到什么？

在内部函数中捕获状态你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Python Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 Python Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 Python Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。这是第 2 节课，共 4 节。

「闭包与自由变量」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 Python Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 Python Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

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