python tips:最内嵌套作用域规则，闭包与装饰器

在作用域与名字空间提到，python是静态作用域，变量定义的位置决定了变量作用的范围。变量沿着local,global,builtins的路径搜索，直觉上就是从里到外搜索变量，这称为最内嵌套作用域规则。

从里到外的搜索

 a = 1

 def f():
     a = 2
     def b():
         print(a)
     b()

 f()

输出结果

 2

最内嵌套作用域规则有一个神奇的特性，它对local变量的搜索只依赖于静态代码的组成，而与代码如何调用没有关系。

闭包

 a = 1

 def f():
     a = 2
     def b():
         print(a)
     return b

 b = f()
 b()

输出结果

 2

函数f返回函数b，在第九行调用f得到函数b，此时函数f调用完成，应该被销毁，它包含的局部变量a也应该随之销毁。所以调用函数b时应该得不到函数f的变量a才对，事实却相反，函数b打印出了本应被销毁的a变量。

局部作用域是静态实现的，跟代码如何调用，何时调用没有关系。对于局部变量a来说，它的作用域是函数f内，当然包含了函数b。而且在函数b中确实引用了a，为了让b在任何时候都能够得到它，a会将自己绑定到函数b上。

这样b得到了一个额外的变量a，在函数f被销毁后，仍然能够使用变量a。这种变量与函数绑定的结果称为闭包（closure），这种绑定的变量是静态变量（类似于为函数添加了属性）。

直观上，闭包的作用就是为函数添加静态变量。

函数计数器

 def fn():
     print("call fn")

 def count(fn):
     i = [0]
     def s(*arg):
         i[0] += 1
         print(f"times: {i[0]}")
         fn(*arg)
     return s

 fn = count(fn)
 for _ in range(5):
     fn()

输出结果

 times: 1
 call fn
 times: 2
 call fn
 times: 3
 call fn
 times: 4
 call fn
 times: 5
 call fn

有了闭包，不用传入额外的参数，函数自身就能记住状态的变化（闭包提供静态变量）。

装饰器

 def count(fn):
     i = [0]
     def s(*arg):
         i[0] += 1
         print(f"times: {i[0]}")
         fn(*arg)
     return s

 @count
 def fn():
     print("call fn")

 for _ in range(5):
     fn()

装饰器其实就是一个语法糖，fn上方加@count，等价于fn = count(fn)。

计数功能仍靠闭包实现。

@count必须出现在count定义函数之后，否则无法识别。

总结：

1. 最内嵌套作用域对于local变量的搜索只与代码组成有关，与动态运行环境无关

2. 闭包是外层变量与内层函数的绑定结果，主要作用是位函数添加静态变量

3. 装饰器是语法糖，装饰函数一般都返回一个闭包。