Closure的基本概念

談到closure，首先要先瞭解First-cass Function，所謂的first-class function是指函式可以被assign給變數或儲存於資料結構中，並且可以作為其他函數的參數，或是作為其他的函數的回傳值。而python裡的每個function都是first-class function，所以在python中可以作到以下的操作：

def max(m, n):    
    return m if m > n else n
    
>>> max(5, 3)
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>>> func = max
>>> func(7, 5)
7

我們可以把max這個函式assign給func，再使用func來實際使用max這個函式。

要建立一個closure，在python中可以透過建立巢狀函式(nested function)來實作，其中內部函式會依據LEGB規則參照Enclosed scope的外部函式變數，此變數又稱為自由變數(free variable)。自由變數將會和此函式同時存在，即使離開了創造此變數的環境/區域也可以被此函式使用不會消失。

def target_value(x):    
    def compare(y):        
        return '> target' if y > x else '< target'    
    return compare
    
>>> func = target_value(10)
>>> func(5)
< target
>>> func2 = target_value(3)
>>> func2(5)
> target
>>> func.__closure__[0].cell_contents
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上面是一個closure的例子，首先呼叫外部函式target_value將參數傳入，並回傳內部函式compare且assign給func，這是一個first-class function的實作。而每一次呼叫target_value後就會產生一個closure實例，每一個實例會binding到不同的自由變數x，它並不會因為離開了創造它的target_value函式而消失，反而在透過func呼叫compare時被closure補捉使用。python還有個__colsure__可以看到在enclosed scop所補捉到的自由變數

總結來說，並不是每個巢狀函式都是closure，巢狀函式需要補捉到enclosed scope的自由變數，使得此變數在脫離原本的環境仍可被內部函式使用，這樣才為closure。

在使用上closure並不是一定要有的設計方式，但是有時使用closure可以幫助有效的組織程式碼，並提升程式碼的可讀性。像是當我們有資料需要重複使用，但是又不想都塞在global，這時可以透過自由變數來存放再用closure捕捉來降低global變數的數量；另外也可以透過closure來隱藏變數，作出private的效果。

2016/11/14

捕捉到自由變數並不能作修改，如果需要修改自由變數，可透過nonlocal來宣告變數，並作進一步的操作

參考資料:
Wiki-First-Class Function
Wiki-Closure
認識 Lambda/Closure（3）Python 對 Lambda/Closure 的支援