閉包(closure)是函數(shù)式編程的重要的語法結構。函數(shù)式編程是一種編程范式 (而面向過程編程和面向對象編程也都是編程范式)。在面向過程編程中，我們見到過函數(shù)(function)；在面向對象編程中，我們見過對象(object)。函數(shù)和對象的根本目的是以某種邏輯方式組織代碼，并提高代碼的可重復使用性(reusability)。閉包也是一種組織代碼的結構，它同樣提高了代碼的可重復使用性。

不同的語言實現(xiàn)閉包的方式不同。Python以函數(shù)對象為基礎，為閉包這一語法結構提供支持的 (我們在特殊方法與多范式中，已經(jīng)多次看到Python使用對象來實現(xiàn)一些特殊的語法)。Python一切皆對象，函數(shù)這一語法結構也是一個對象。在函數(shù)對象中，我們像使用一個普通對象一樣使用函數(shù)對象，比如更改函數(shù)對象的名字，或者將函數(shù)對象作為參數(shù)進行傳遞。

函數(shù)對象的作用域

和其他對象一樣，函數(shù)對象也有其存活的范圍，也就是函數(shù)對象的作用域。函數(shù)對象是使用def語句定義的，函數(shù)對象的作用域與def所在的層級相同。比如下面代碼，我們在line_conf函數(shù)的隸屬范圍內定義的函數(shù)line，就只能在line_conf的隸屬范圍內調用。

同樣，如果使用lambda定義函數(shù)，那么函數(shù)對象的作用域與lambda所在的層級相同。

閉包

函數(shù)是一個對象，所以可以作為某個函數(shù)的返回結果。

上面的代碼可以成功運行。line_conf的返回結果被賦給line對象。上面的代碼將打印11。

如果line()的定義中引用了外部的變量，會發(fā)生什么呢？

上面的代碼將打印25，也就是說，line所參照的b值是函數(shù)對象定義時可供參考的b值，而不是使用時的b值。

一個函數(shù)和它的環(huán)境變量合在一起，就構成了一個閉包(closure)。在Python中，所謂的閉包是一個包含有環(huán)境變量取值的函數(shù)對象。環(huán)境變量取值被保存在函數(shù)對象的__closure__屬性中。比如下面的代碼：

__closure__里包含了一個元組(tuple)。這個元組中的每個元素是cell類型的對象。我們看到第一個cell包含的就是整數(shù)15，也就是我們創(chuàng)建閉包時的環(huán)境變量b的取值。

下面看一個閉包的實際例子：

如果沒有閉包，我們需要每次創(chuàng)建直線函數(shù)的時候同時說明a,b,x。這樣，我們就需要更多的參數(shù)傳遞，也減少了代碼的可移植性。利用閉包，我們實際上創(chuàng)建了泛函。line函數(shù)定義一種廣泛意義的函數(shù)。這個函數(shù)的一些方面已經(jīng)確定(必須是直線)，但另一些方面(比如a和b參數(shù)待定)。隨后，我們根據(jù)line_conf傳遞來的參數(shù)，通過閉包的形式，將最終函數(shù)確定下來。

閉包與并行運算

閉包有效的減少了函數(shù)所需定義的參數(shù)數(shù)目。這對于并行運算來說有重要的意義。在并行運算的環(huán)境下，我們可以讓每臺電腦負責一個函數(shù)，然后將一臺電腦的輸出和下一臺電腦的輸入串聯(lián)起來。最終，我們像流水線一樣工作，從串聯(lián)的電腦集群一端輸入數(shù)據(jù)，從另一端輸出數(shù)據(jù)。這樣的情境最適合只有一個參數(shù)輸入的函數(shù)。閉包就可以實現(xiàn)這一目的。

并行運算正稱為一個熱點。這也是函數(shù)式編程又熱起來的一個重要原因。函數(shù)式編程早在1950年代就已經(jīng)存在，但應用并不廣泛。然而，我們上面描述的流水線式的工作并行集群過程，正適合函數(shù)式編程。由于函數(shù)式編程這一天然優(yōu)勢，越來越多的語言也開始加入對函數(shù)式編程范式的支持。