Python：在重新分配外部函数后，闭包如何继续存在？

我学习了 Python 中的闭包，并且对这个概念有了足够的了解。在 IDLE 中闲逛时，我想到了如果我重新分配封闭函数然后尝试调用封闭函数会发生什么：

>>> def outer_function(hello):
        message = hello
        def inner_function():
            print(message)
        return inner_function

>>> function = outer_function("hello")

>>> function()
hello

>>> def outer_function():
    print("hi")

>>> function()
hello

我认为这非常有趣，但我意识到我对内存中的闭包发生的情况没有足够的理解等。有人可以解释我如何调用inner_function重新分配后outer_function?

在 CPython（即用 C 编写的参考实现，大多数人认为只是“Python”）中，词法闭包被实现为“平面闭包”（请参阅PEP 227 https://www.python.org/dev/peps/pep-0227/）使用单元对象引用，而不是在运行时搜索框架对象（嵌套范围）的链接列表。这允许在返回闭包函数时快速查找并改进垃圾收集。

字节码在outer_function专门用于访问堆栈帧中的单元对象，而不是直接引用message目的。解释器在设置调用的堆栈帧时知道这一点，因为代码对象将此变量定义为单元变量：

>>> outer_function.__code__.co_cellvars
('message',)

字节码在inner_function还取消引用单元格对象的值message，但由于它不是对象的源，因此它被分类为自由变量：

>>> type(outer_function.__code__.co_consts[1])
<class 'code'>
>>> outer_function.__code__.co_consts[1].co_name
'inner_function'
>>> outer_function.__code__.co_consts[1].co_freevars
('message',)

Each inner_function实例化的函数对象有一个__closure__引用包含的自由变量的单元格的元组。例如：

>>> function = outer_function('hello')
>>> type(function.__closure__[0])
<class 'cell'>
>>> function.__closure__[0].cell_contents
'hello'

这里面的细胞__closure__元组被加载到堆栈帧中时function叫做。

这个单元格元组使它变得扁平化。无论您将作用域嵌套多深，__closure__将始终繁殖所有所需的细胞。例如：

def a():
    x = 1
    def b():
        def c():
            def d():
                x
            print('d.__closure__[0].cell_contents:',
                  d.__closure__[0].cell_contents)
        print('c.__closure__[0].cell_contents:',
              c.__closure__[0].cell_contents)
        c()
    print('b.__closure__[0].cell_contents:',
          b.__closure__[0].cell_contents)
    b()

>>> a()
b.__closure__[0].cell_contents: 1
c.__closure__[0].cell_contents: 1
d.__closure__[0].cell_contents: 1

功能b and c不要直接引用x，但他们必须为内部功能传播细胞d来参考它。

上述检查依赖于 CPython 实现细节。在 Python 3.3+ 中你可以调用inspect.getclosurevars https://docs.python.org/3/library/inspect.html#inspect.getclosurevars检查闭包变量。例如：

import inspect

def outer_function(hello):
    message = hello
    def inner_function():
        print(message)
    return inner_function

>>> function = outer_function('hello')
>>> inspect.getclosurevars(function)
ClosureVars(nonlocals={'message': 'hello'},
            globals={},
            builtins={'print': <built-in function print>},
            unbound=set())