一篇带你彻底搞懂 Python 编程进阶之闭包

前言

在Python编程语言中，闭包是强大而灵活的语法，它为开发者提供了一种优雅而高效的方式来处理函数和代码结构。作为自动化测试和测试开发同学，弄懂它的作用及工作原理很有必要，面试中提及到的概率非常之大。

关于函数名的本质

在介绍闭包之前首先我们看一段简单的Python代码：

def func():
    print("hello lemon")
# 1、调用func函数
func()
# 2、打印函数
print(func)

上述案例中，定义了func函数，在下面通过函数名()进行调用，其结果是"hello lemon"，这个大家都知道，如果使用print(func)，其结果是多少呢？如下所示：

hello lemon

我们可以发现，print(func)并不是None，而是对应的一段内存地址。

通过上述的小实验我们可以得出来一个结论：

在Python中，函数名存放的其实就是函数所在的内存地址，通过函数名()的方式本质上就是执行函数所在内存地址中的代码。

理解了函数名的作用之后，接下来我们看看闭包到底是个什么玩意。

闭包

我们将上述的案例升个级，代码如下所示：

def func(num1):
    def inner(num2):
        num = num1 + num2
        print(num)
    return inner

f = func(10)
f(20)

这个案例中我们使用了函数嵌套函数（也就是在定义函数的内部还有另外一个函数），func函数我们称之为外部函数，inner函数我们称之为内部函数。

这里注意：

• 这两个函数之间是有联系的，在inner内部函数中我们使用了func外部函数的变量num1
• return inner这段代码是在func外部函数中将inner函数返回

代码输出结果：30

我们先来理解f = func(10)这段代码：参数10将会传递给inner函数使用，由于func函数内部会使用return inner将inner函数返回，结合上述我们讲到的函数名本质，这里其实相当于是将inner函数的地址返回，所以这里的f其实代表的就是inner内部函数。

所以f(20)其实就是调用inner函数，此时num1变量存的是10，num2存的是20，两者相加所以最终结果为30。

结合上述的案例我们再来看下闭包的定义：

在函数嵌套的情况下，内部的函数使用外部函数中的变量，并且外部函数返回了内部函数，我们将这个内部函数称之为闭包。

闭包需要满足的几个条件：

1. 需要有外部函数和内部函数的嵌套 ==> 对应func和inner函数
2. 内部的函数使用外部函数中的变量 ==> inner函数中使用func函数的变量num1
3. 外部函数中返回了内部函数 ==>return inner

闭包有什么用呢？

在上数的案例中，如果我们再使用f(30)、f(40)去进行调用的话，会发现对应的结果为40和50：

也就是说，外部函数func中的变量num1不会随着函数调用完就销毁，而是一直有效。变量num1的值在闭包函数inner中被保持了下来。

闭包的特性使得函数不仅仅是一段独立的代码，还可以携带一些状态。这种状态对于函数的灵活性和可重用性非常有用。常见的使用场景如：

1. 函数工厂（Function Factory）：通过闭包可以创建一系列相似的函数，每个函数有不同的初始状态。
2. 回调函数（Callback Functions）：将函数作为参数传递，使得函数能够在未来的某个时刻被调用。
3. 装饰器（Decorator）：闭包是实现装饰器的基础，通过装饰器可以在不修改原函数代码的情况下增强其功能。

特别是装饰器，作为自动化测试人员一定不陌生，pytest测试框架就是利用装饰器的特性来实现特定的功能，比如通过@pytest.mark.parametrize装饰器能够实现数据驱动测试的功能，装饰器的本质其实就是闭包，所以在理解了闭包的基础上才能理解装饰器的原理，关于装饰器的使用可以关注后续的文章。