函数编程之闭包漫谈(Closure)

在函数编程中经常用到闭包。闭包是什么，它是怎么产生的及用来解决什么问题呢。给出字面的定义先：闭包是由函数及其相关的引用环境组合而成的实体(即：闭包=函数+引用环境)。这个从字面上很难理解，特别对于一直使用命令式语言进行编程的程序员们。本文将结合实例代码进行解释。
函数是什么
地球人都知道：函数只是一段可执行代码，编译后就“固化”了，每个函数在内存中只有一份实例，得到函数的入口点便可以执行函数了。在函数式编程语言中，函数是一等公民（First class value：第一类对象，我们不需要像命令式语言中那样借助函数指针，委托操作函数），函数可以作为另一个函数的参数或返回值，可以赋给一个变量。函数可以嵌套定义，即在一个函数内部可以定义另一个函数，有了嵌套函数这种结构，便会产生闭包问题。如：

>>> def ExFunc(n):
     sum=n
     def InsFunc():
             return sum+1
     return InsFunc

>>> myFunc=ExFunc(10)
>>> myFunc()
11
>>> myAnotherFunc=ExFunc(20)
>>> myAnotherFunc()
21
>>> myFunc()
11
>>> myAnotherFunc()
21
>>>

在这段程序中，函数InsFunc是函数ExFunc的内嵌函数，并且是ExFunc函数的返回值。我们注意到一个问题：内嵌函数InsFunc中引用到外层函数中的局部变量sum，IronPython会这么处理这个问题呢？先让我们来看看这段代码的运行结果。当我们调用分别由不同的参数调用 ExFunc函数得到的函数时（myFunc()，myAnotherFunc()），得到的结果是隔离的，也就是说每次调用ExFunc函数后都将生成并保存一个新的局部变量sum。其实这里ExFunc函数返回的就是闭包。

引用环境
按照命令式语言的规则，ExFunc函数只是返回了内嵌函数InsFunc的地址，在执行InsFunc函数时将会由于在其作用域内找不到sum变量而出错。而在函数式语言中，当内嵌函数体内引用到体外的变量时，将会把定义时涉及到的引用环境和函数体打包成一个整体（闭包）返回。现在给出引用环境的定义就容易理解了：引用环境是指在程序执行中的某个点所有处于活跃状态的约束（一个变量的名字和其所代表的对象之间的联系）所组成的集合。闭包的使用和正常的函数调用没有区别。

由于闭包把函数和运行时的引用环境打包成为一个新的整体，所以就解决了函数编程中的嵌套所引发的问题。如上述代码段中，当每次调用ExFunc函数时都将返回一个新的闭包实例，这些实例之间是隔离的，分别包含调用时不同的引用环境现场。不同于函数，闭包在运行时可以有多个实例，不同的引用环境和相同的函数组合可以产生不同的实例。