1. 闭包

1.1 作用域

在Python代码中，作用域分为两种情况：全局作用域与局部作用域

1.2 变量的作用域

在全局定义的变量 => 全局变量
在局部定义的变量 => 局部变量

1.3 全局变量与局部变量的访问范围

① 在全局作用域中可以访问全局变量，在局部作用域中可以访问局部变量

# 全局作用域（全局变量）
num1 = 10
def func():
    # 局部作用域（局部变量）
    num2 = 20
    # ① 在局部访问局部变量
    print(num2)

# ① 在全局访问全局变量
print(num1)
# 调用函数
func()

② 在局部作用域中可以访问全局变量

# 全局作用域（全局变量）
num1 = 10
def func():
    # 局部作用域（局部变量）
    # ② 在局部作用域中可以访问全局变量
    print(num1)

# 调用函数
func()

③ 在全局作用域中不能访问局部变量

# 全局作用域（全局变量）
num1 = 10
def func():
    # 局部作用域（局部变量）
    num2 = 20

# 调用函数
func()
# 在全局作用域中调用局部变量num2
print(num2)

运行结果：

1.4 问题：为什么在全局作用域中无法访问局部变量

答：主要原因在于，在Python的底层存在一个“垃圾回收机制”，主要的作用就是回收内存空间。加快计算机的运行。我们在Python代码中定义的变量也是需要占用内存的，所以Python为了回收已经被已经过的内存，会自动将函数运行以后的内部变量和程序直接回收。

1.5 问题：我们有没有办法把函数内部的局部变量保留

答：使用闭包
在函数嵌套的前提下，内部函数使用了外部函数的变量，并且外部函数返回了内部函数，我们把这个使用外部函数变量的内部函数称为闭包。

1.6 闭包的构成条件（三步走）

第一步：有嵌套
第二步：有引用
第三步：有返回（return）

'''
闭包程序三步走：① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回
'''

def func():
    num = 20  # 局部变量
    def inner():
        print(num)
    return inner  # 实际上inner函数并没有执行，只是返回了inner函数在内存中的地址

f = func()  # 相当于把inner在内存中的地址0x7fbc9b3f8e18赋值给变量f
f()  # 找到inner函数的内存地址，并执行器内部的代码（num=20)，在于闭包函数保留了num=20这个局部变量

闭包的作用：正常情况下，当执行func()的时候，函数内部的变量num = 20，会随着函数的func函数的结束而被垃圾回收机制所回收。所以闭包的真正作用：就是可以在全局作用域中，实现间接对局部变量进行访问。

1.7 注意事项

注意点:
由于闭包引用了外部函数的变量，则外部函数的变量没有及时释放，消耗内存。

1.8 在闭包的内部实现对外部变量的修改

错误版本：

'''
Python闭包：① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回
'''

def outer():
    num = 10
    def inner():
        # 这种写法无法实现通过闭包修改外部的局部变量
        num = 20
    print('outer函数中的num：', num)  # 10
    inner()  # 执行函数inner，让num=20生效
    print('outer函数中的num：', num)  # 10
    return inner

f = outer()
f()

正确版本：
新知识点：nonlocal关键字（在函数内部修改函数外部的变量，这个变量非全局变量）
老知识点：global关键字（在函数内部声明变量，代表引用全局作用域中的全局变量）

'''
Python闭包：① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回
'''

def outer():
    num = 10
    def inner():
        # 这种写法无法实现通过闭包修改外部的局部变量'
        nonlocal num
        num = 20
    print('outer函数中的num：', num)  # 10
    inner()  # 执行函数inner，让num=20生效
    print('outer函数中的num：', num)  # 20
    return inner

f = outer()
f()

1.9 闭包的综合案例

闭包的作用：可以在全局作用域中间接访问局部变量（在函数执行以后）

'''
闭包编写三步走：① 有嵌套 ② 有引用 ③ 有返回
分析：
执行f = func()的时候，result赋值为0，然后定义inner，返回inner，最终结果f = inner函数的内存地址
执行f(1)，相当于执行inner函数，nonlocal引用局部变量result=0，然后进行+1操作，弹出0+1=1
继续执行
执行f(2)，相当于执行inner函数，声明nonlocal result，代表还是引用外部的局部变量，由于此时外部的result已经被
f(1)更改为1了，所以由于局部变量一直没有消失，所以此时result=1，执行+2操作，最终结果为3
'''
def func():
    result = 0
    def inner(num):
        nonlocal result
        result += num
        print(result)
    return inner

f = func()
f(1)  # 1
f(2)  # 3