Closure 是什麼？

寫程式的時候，偶爾會聽到「Closure」這個詞。

這不是什麼陌生的概念。我們常常在用，只是不一定意識到它的名字。

函式是第一類物件

在 Python 裡，函式不只是語法糖的工具，而是具備完整權能的物件。

你可以：

將函式指派給變數
將它當作參數傳遞
從另一個函式中將它作為結果回傳

def greet(name):
    return f"Hello, {name}"

say_hello = greet
print(say_hello("Alice"))
# => Hello, Alice

這意味著函式可以像資料一樣被操作，也能與其他邏輯共構，形成模組化的行為單位。

作用域中的函式生成

Python 允許在函式內部定義其他函式，形成巢狀的結構：

def outer():
    def inner():
        print("Hello from the inside")
    inner()

在這裡，inner() 僅能在 outer() 的作用域中存活，外部無法直接呼叫。

但我們可以換個方式撰寫，改變它的命運：

將函式作為結果傳遞

def outer():
    def inner():
        print("I’m still alive.")
    return inner

escaped = outer()
escaped()  # => I’m still alive.

在這段程式碼中，雖然 outer() 已經結束，但 inner() 仍可被呼叫。

原因在於 inner() 被「帶出來」的同時，也攜帶了它需要的執行上下文。

Closure

終於來到主題了。

Closure 是一種語言機制，允許函式捕捉其外部作用域中的變數，並在函式結束後仍然能夠使用這些變數。

下面看一個例子：

def make_multiplier(factor):
    def multiply(n):
        return n * factor
    return multiply

triple = make_multiplier(3)
double = make_multiplier(2)

print(triple(10))  # 30
print(double(10))  # 20

在這裡，factor 是 multiply() 的自由變數：

它不是在 multiply() 的內部定義，但被用到了。

當 make_multiplier() 執行結束後，這個 factor 並沒有消失。

它被「封裝」在 multiply() 裡，一起被返回。

這樣的組合，就是所謂的 Closure。

如何辨認 Closure？

可以從函式的 __closure__ 屬性來觀察：

>>> triple.__closure__
(<cell at 0x...: int object at 0x...>,)

>>> [c.cell_contents for c in triple.__closure__]
[3]

__closure__ 會列出函式中被捕捉的自由變數
cell_contents 取出這些變數的實際內容

這不是什麼神秘現象，只是一種語言機制的自然結果。

常見用途與場景

函式工廠：根據輸入參數產出具狀態的自訂函式
計數器／快取：保留有限狀態，避免額外開 class
裝飾器 (@decorator)：常見的實作方式就是基於 Closure 結構疊加
依賴注入：將資料隱性地綁定，避免污染全域狀態

當你需要 保存少量狀態、又不想動用完整物件導向設計時，Closure 是一個恰到好處的工具。

小結

Closure 不難懂，它的本質只是：

捕捉：將自由變數的值保存下來
打包：與函式本體一同封裝
延續：即使原始作用域不再，仍能正常運作

當你遇到 __closure__，不需要驚訝。它只是當時環境的一個封存版本，保留了那一刻的資料狀態。

這些值像是程式的記憶片段，陪著函式一起前行。

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