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作用域与闭包

问题​

Python 的 LEGB 规则是什么？global 和 nonlocal 怎么用？闭包有哪些陷阱？

答案​

LEGB 规则​

Python 按 L → E → G → B 顺序查找变量：

层级全称说明
LLocal函数内部局部作用域
EEnclosing外层嵌套函数的作用域
GGlobal模块级全局作用域
BBuilt-in内置作用域（print, len 等）
x = "global"                # G

def outer():
    x = "enclosing"         # E
    
    def inner():
        x = "local"         # L
        print(x)            # → "local"
    
    inner()

outer()

global 和 nonlocal​

count = 0

def increment():
    global count      # 声明修改全局变量
    count += 1

increment()
print(count)  # 1

def make_counter():
    n = 0
    def counter():
        nonlocal n    # 声明修改外层函数变量
        n += 1
        return n
    return counter

c = make_counter()
print(c())  # 1
print(c())  # 2
UnboundLocalError 陷阱
x = 10
def func():
    print(x)    # ❌ UnboundLocalError!
    x = 20      # 这行让 Python 认为 x 是局部变量

# Python 在编译时就确定 x 是局部变量（因为有赋值），
# 但 print(x) 时局部 x 尚未赋值

闭包​

闭包是引用了外层作用域变量的函数，即使外层函数已经返回：

def make_greeting(prefix: str):
    def greet(name: str) -> str:
        return f"{prefix}, {name}!"  # 引用了外层的 prefix
    return greet

hello = make_greeting("Hello")
hi = make_greeting("Hi")
print(hello("Alice"))  # Hello, Alice!
print(hi("Bob"))       # Hi, Bob!

闭包的循环变量陷阱：

# ❌ 常见错误
buttons = []
for i in range(5):
    buttons.append(lambda: print(i))

buttons[0]()  # 4（不是 0！所有 lambda 共享同一个 i）

# ✅ 修复方案 1：默认参数捕获
buttons = []
for i in range(5):
    buttons.append(lambda i=i: print(i))

# ✅ 修复方案 2：functools.partial
from functools import partial
buttons = [partial(print, i) for i in range(5)]

常见面试问题​

Q1: 闭包的变量是何时绑定的？​

答案：

闭包在定义时捕获变量的引用（而非值）。变量的值在调用时才查找：

def lazy():
    x = 10
    def get_x():
        return x    # 引用 x，不是复制值
    x = 20          # 修改 x
    return get_x

print(lazy()())  # 20（不是 10）

Q2: 如何查看闭包捕获了哪些变量？​

答案：

def outer(x):
    def inner():
        return x
    return inner

fn = outer(42)
print(fn.__closure__)                    # (<cell ...>,)
print(fn.__closure__[0].cell_contents)   # 42
print(fn.__code__.co_freevars)           # ('x',)

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