说到 Python 闭包，很多人脑子里第一反应就是“函数里面套函数，还能记住外面变量的那个东西”。是的，闭包本质上就是函数+环境的组合。更通俗点说，就是一个函数，不仅能干自己的活，还随身带着一小块记忆卡，把它出生时周围的变量全都揣着，走哪都能用。

想象一下，你在公司写了个工具函数，里面用到了一个局部变量，正常来说函数执行完，这个局部变量就“说拜拜”了。但是闭包不同，它会让这个局部变量一直活在内存里，供你下次调用的时候继续使用，这就是闭包的神奇之处。

闭包是怎么实现的呢？从 Python 的底层机制看，其实就是编译函数的时候，把外部作用域的变量“捕获”下来，存放到一个叫 __closure__ 的地方。这个 __closure__ 是一个元组，里面每个元素都是一个 cell 对象，存的就是被捕获的变量值。只要闭包函数还在引用这些 cell，外部作用域的变量就不会被垃圾回收清掉。

举个最简单的例子：

defouter():

    x = 10

    definner():

        print(x)

    return inner

f = outer()

f()  # 输出 10

这里 outer() 执行完后，按理 x 变量应该没了，但因为 inner 还在用它，所以 x 被保存在 f.__closure__ 里，f() 再次调用时就能正常访问。那 nonlocal 又是啥用？ 很多人初学闭包时都会遇到一个坑：闭包可以读取外部变量，但不能直接修改，因为 Python 会把赋值语句当成创建一个新的局部变量，跟外面的同名变量没有关系。比如：

defouter():

    x = 10

    definner():

        x = x + 1  # 这里会报错 UnboundLocalError

        print(x)

    return inner

这个报错是因为 Python 在编译 inner 时发现有 x = ...，就默认 x 是 inner 的局部变量，可是右边的 x 又没定义，所以炸了。nonlocal 关键字就是用来解决这个问题的。它告诉 Python：别新建局部变量了，用外面那个现成的变量。这样我们就能在闭包里修改外部作用域的变量：

defouter():

    x = 10

    definner():

        nonlocal x

        x += 1

        print(x)

    return inner

f = outer()

f()  # 11

f()  # 12

现在 x 的值会跟着每次调用而累加，因为我们真的改了外部作用域里的那个 x。说到这里，你可能会问：既然闭包能一直保存变量，那它会不会导致内存泄漏啊？理论上是可能的，尤其是当闭包引用了很大的数据结构，而你又一直保留着闭包对象，这些数据就不会被释放。所以实际用的时候要注意，闭包虽然方便，但不是存储长期状态的银弹，滥用很容易变成一个隐形的内存杀手。另外一个有意思的细节是，闭包的这种“记忆”能力其实跟类的实例属性有点像。比如我们完全可以用一个类来模拟闭包：

classCounter:

    def__init__(self):

        self.x = 0

    definc(self):

        self.x += 1

        print(self.x)

c = Counter()

c.inc()  # 1

c.inc()  # 2

你看，这和用闭包保存状态的效果差不多。区别是类的方式显得更结构化，而闭包更轻便，没有额外的对象层级。再多提一句，nonlocal 和 global 不要混淆。global 是让你修改全局作用域的变量，而 nonlocal 只在闭包链条上找离当前函数最近的那个外部变量，不会跨到全局去。比如：

x = 0

defouter():

    x = 10

    definner():

        nonlocal x

        x += 1

        print(x)

    return inner

f = outer()

f()  # 11

这里的 nonlocal x 修改的是 outer 里的 x，全局的 x 完全没变。

从工程角度看，闭包最常见的用途就是做函数工厂（根据参数生成带有特定行为的函数）、状态保存（比如计数器）、装饰器（封装额外功能），这些场景用闭包会比写类更直观，也更符合函数式编程的味道。但闭包写多了也容易变成“晦涩代码制造机”，所以在团队协作时要确保别人能看懂，必要时加点注释，否则过两个月你自己回来看都懵。

我个人习惯是，如果状态很简单，就用闭包，代码简洁；如果状态复杂，还要处理多种行为，就老老实实用类，毕竟类的扩展性和可维护性更强。而 nonlocal 其实是个不常用的关键字，只有在你真的需要在闭包里修改外部变量时才会用，大多数闭包只读变量就够了。最后补一句，理解闭包和 nonlocal 不仅对写 Python 有用，对理解其他语言（比如 JavaScript、Swift、甚至 C 里的函数指针加上下文）都有帮助，因为这是跨语言的基础概念。只不过 Python 在语法上把它做得更显式，也给了我们像 nonlocal 这样的工具来控制作用域行为。

这么说下来，闭包其实并不神秘，就是个“带着小背包的函数”，里面装着它出生时的环境变量，nonlocal 则是帮你在背包里翻东西甚至换东西的钥匙，用好了非常方便。

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