PYTHON 入門｜函式如何記住資料

Python Closure 閉包：5 個簡單又經典的範例

Closure（閉包）讓內層函式在外層函式結束後，仍能記住並使用外層函式建立的資料。它常用來保存狀態、建立可設定的函式，也能幫助我們理解裝飾器的運作方式。

簡單記法：閉包通常包含外層函式、內層函式，以及內層函式所記住的外層變數。

一、閉包的運作流程

外層函式建立資料和內層函式，接著把內層函式回傳給外部。外層函式結束後，回傳的函式仍保有它需要的外層資料。

閉包把內層函式與它需要的外層變數關聯起來，因此外層函式結束後仍可使用。

二、範例 1：閉包記住名字

def make_greeter(name):
    def greet():
        print(f"你好，{name}！")
    return greet


hello = make_greeter("小明")
hello()

執行結果

你好，小明！

程式解說

1. 呼叫 make_greeter("小明") 時，外層函式的參數 name 取得「小明」。
2. 內層函式 greet() 使用了外層的 name。
3. return greet 回傳函式本身，注意這裡沒有加括號；若寫成 return greet()，就會立刻執行它，而不是回傳函式。
4. 回傳的函式存入 hello。之後呼叫 hello()，它仍能讀取閉包保留的名字。

三、範例 2：建立不同的問候函式

def make_greeter(name):
    def greet():
        print(f"你好，{name}！")
    return greet


greet_ming = make_greeter("小明")
greet_hua = make_greeter("小華")

greet_ming()
greet_hua()

執行結果

你好，小明！
你好，小華！

程式解說

• 第一次呼叫 make_greeter，建立一個記住「小明」的閉包。
• 第二次呼叫時，建立另一個記住「小華」的閉包。
• greet_ming 和 greet_hua 是不同的函式物件，各自保存自己的 name。
• 因此呼叫其中一個，不會改變另一個閉包記住的資料。

四、範例 3：建立會累加的計數器

def make_counter():
    count = 0

    def counter():
        nonlocal count
        count += 1
        return count

    return counter


counter = make_counter()

print(counter())
print(counter())
print(counter())

執行結果

1
2
3

程式解說

• make_counter() 把 count 初始化為 0，並定義內層函式 counter()。
• 每次呼叫內層函式，count += 1 就把原本記住的值加一，再回傳新值。
• nonlocal count 告訴 Python：這裡要修改最近一層外部函式中的 count，而不是建立新的區域變數。
• 如果移除 nonlocal，因為程式在函式內對 count 賦值，Python 會把它視為區域變數；在讀取它之前尚未設定值，會發生 UnboundLocalError。

五、範例 4：各自保存起始值的計數器

def make_counter(start):
    count = start

    def counter():
        nonlocal count
        count += 1
        return count

    return counter


counter_a = make_counter(0)
counter_b = make_counter(10)

print(counter_a())
print(counter_a())
print(counter_b())

執行結果

1
2
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程式解說

• 這個版本讓建立計數器時指定起始值，count = start 把起始值放進閉包。
• counter_a 記住自己的 count = 0；counter_b 記住自己的 count = 10。
• 呼叫 counter_a() 兩次，得到 1、2；呼叫 counter_b() 一次，則從 10 加到 11。
• 每次執行 make_counter() 都會建立一組新的外層環境，所以兩個計數器的狀態互不干擾。

六、範例 5：建立簡單的乘法器

def make_multiplier(number):
    def multiply(value):
        return number * value
    return multiply


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

print(double(5))
print(triple(5))

執行結果

10
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程式解說

• make_multiplier(2) 回傳一個記住 number = 2 的函式，存入 double。
• make_multiplier(3) 回傳另一個記住 number = 3 的函式，存入 triple。
• 呼叫 double(5) 時，內層函式把 2 與 5 相乘；呼叫 triple(5) 時，則把 3 與 5 相乘。
• 這種寫法可以建立「已預先設定部分資料」的函式。

七、閉包重點整理

• 內層函式使用了外層函式的變數，並且被保留下來，就形成閉包。
• 閉包可以在外層函式結束後，繼續使用外層變數。
• 每次呼叫外層函式都可以建立一個有獨立狀態的新閉包。
• 要在內層函式修改外層函式的變數，使用 nonlocal。
• 閉包常用於保存狀態、建立函式工廠、設定回呼行為，以及實作裝飾器。

學習閉包時，可以先追蹤三件事：外層函式建立了什麼資料、內層函式使用了哪些資料，以及外層函式結束後是哪個回傳函式仍保有這些資料。掌握這個關係，就能看懂許多 Python 程式中的閉包寫法。