30.3.3. 闭包使用外围作用域变量 ¶

我们要给列表中的元素排序，而且要优先把某个群组之中的元素放在其他元素的前面。例如，渲染用户界面时，可能就需要这样做，因为关键的消息和特殊的事件应该优先显示在其他信息之前。实现这种做法的一种常见方案，是把辅助函数通过key参数传给列表的sort方法。

def sort_priority(values, group):
    def helper(x):
        if x in group:
            return (0, x)
        return (1, x)
    values.sort(key=helper)


numbers = [8, 3, 1, 2, 5, 4, 7, 6]
group = [2, 3, 5, 7]
sort_priority(numbers, group)
print(numbers)

Python支持闭包（closure），这让定义在大函数里面的小函数也能引用大函数之中的变量。具体到这个例子，sort_priority函数里面的那个helper函数也能够引用前者的group参数。函数在Python里是头等对象（first-class object），所以你可以像操作其他对象那样，直接引用它们、

把它们赋给变量、将它们当成参数传给其他函数，或是在in表达式与if语句里面对它做比较，等等。闭包函数也是函数，所以，同样可以传给sort方法的key参数。

def sort_priority(numbers, group):
    found = False

    def helper(x):
        if x in group:
            found = True
            return (0, x)
        return (1, x)

    numbers.sort(key=helper)
    return found


numbers = [8, 3, 1, 2, 5, 4, 7, 6]
group = [2, 3, 5, 7]
found = sort_priority(numbers, group)
print("Found:", found)
print(numbers)

排序结果没有问题，可以看到：在排过序的numbers里面，重要群组group里的那些元素（2、3、5、7），确实出现在了其他元素前面。

既然这样，那表示函数返回值的found变量就应该是True，但我们看到的却是False，这是为什么？在表达式中引用某个变量时，Python解释器会按照下面的顺序，在各个作用域（scope）里面查找这个变量，以解析（resolve）这次引用。

1）当前函数的作用域。

2）外围作用域（例如包含当前函数的其他函数所对应的作用域）。

3）包含当前代码的那个模块所对应的作用域（也叫全局作用域，globalscope）。

4）内置作用域（built-in scope，也就是包含len与str等函数的那个作用域）。

如果这些作用域中都没有定义名称相符的变量，那么程序就抛出NameError异常。

这种问题有时也称作作用域bug（scoping bug），Python新手可能认为这样的赋值规则很奇怪，但实际上Python是故意这么设计的。

因为这样可以防止函数中的局部变量污染外围模块。假如不这样做，那么函数里的每条赋值语句都有可能影响全局作用域的变量，这样不仅混乱，而且会让全局变量之间彼此交互影响，从而导致很多难以探查的bug。

Python有一种特殊的写法，可以把闭包里面的数据赋给闭包外面的变量。

用nonlocal语句描述变量，就可以让系统在处理针对这个变量的赋值操作时，去外围作用域查找。

然而，nonlocal有个限制，就是不能侵入模块级别的作用域（以防污染全局作用域）。

def sort_priority(numbers, group):
    found = False

    def helper(x):
        nonlocal found
        if x in group:
            found = True
            return (0, x)
        return (1, x)

    numbers.sort(key=helper)
    return found

如果nonlocal的用法比较复杂，那最好是改用辅助类来封装状态。下面就定义了这样一个类，用来实现与刚才那种写法相同的效果。这样虽然稍微长一点，但看起来更清晰易读（__call__这个特殊方法)。

class Sorter:
    def __init__(self, group):
        self.group = group
        self.found = False

    def __call__(self, x):
        if x in self.group:
            self.found = True
            return (0, x)
        return (1, x)


numbers = [8, 3, 1, 2, 5, 4, 7, 6]
group = [2, 3, 5, 7]
sorter = Sorter(group)
numbers.sort(key=sorter)
assert sorter.found == True
print(numbers)

要点:

闭包函数可以引用定义它们的那个外围作用域之中的变量。

按照默认的写法，在闭包里面给变量赋值并不会改变外围作用域中的同名变量。

先用nonlocal语句说明，然后赋值，可以修改外围作用域中的变量。除特别简单的函数外，尽量少用nonlocal语句。

30.3.3. 闭包使用外围作用域变量¶

30.3.3. 闭包使用外围作用域变量 ¶