为什么这个闭包不能修改封闭作用域中的变量？

Question

这段 Python 代码不起作用：

def make_incrementer(start):
    def closure():
        # I know I could write 'x = start' and use x - that's not my point though (:
        while True:
            yield start
            start += 1
    return closure

x = make_incrementer(100)
iter = x()
print iter.next()    # Exception: UnboundLocalError: local variable 'start' referenced before assignment

我知道如何修复那个错误，但请耐心等待：

这段代码正常工作：

def test(start):
    def closure():
        return start
    return closure

x = test(999)
print x()    # prints 999

为什么我可以在闭包中读取变量start，但无法对其进行写入操作？是哪条语言规则导致了处理start变量的这种方式？

更新：我发现这个SO帖子很相关（答案比问题更相关）：Read/Write Python Closures

- jwd

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你在评论中提到的“重新绑定到本地变量”的解决方案比每次访问容器项要更好。它也更符合Pythonic风格。请参阅我的答案，其中包含更多替代方案，这些方案也比仅用于副作用的容器更符合Pythonic风格。 - agf

这确实是阅读/编写Python闭包的精确副本。 - agf

Answer 1

无论何时你在函数内部给一个变量赋值，它都将成为该函数的局部变量。代码行 start += 1 给 start 赋了一个新值，因此 start 是一个局部变量。由于存在局部变量 start，所以当你首次尝试访问它时，函数将不会尝试在全局范围内查找 start，这就是你看到的错误的原因。

在 3.x 版本中，如果使用 nonlocal 关键字，你的代码示例将能够正常工作：

def make_incrementer(start):
    def closure():
        nonlocal start
        while True:
            yield start
            start += 1
    return closure

在 2.x 版本中，你可以经常使用 "global" 关键字来解决类似的问题，但是这里不行，因为“start”不是全局变量。

在这种情况下，你可以像你建议的那样做（`x = start`），或者使用可变变量，在其中修改并产生内部值。

def make_incrementer(start):
    start = [start]
    def closure():
        while True:
            yield start[0]
            start[0] += 1
    return closure

- Andrew Clark

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所以第二段代码能够工作是因为它没有给 start 赋值，因此 Python 遍历了作用域，找到了我实际想要的那个变量，这样理解对吗？ - jwd

Answer 2

在Python 2.x中，有两种更好/更符合Python规范的方法来实现此操作，而不是只是使用一个容器来解决缺少非本地关键字的问题。

你在代码的评论中提到了其中一种——绑定到本地变量。还有另一种方法：

使用默认参数

def make_incrementer(start):
    def closure(start = start):
        while True:
            yield start
            start += 1
    return closure

x = make_incrementer(100)
iter = x()
print iter.next()

这具有本地变量的所有优点，而不需要额外的代码行。它也发生在x = make_incrememter(100)行而不是iter = x() 行，这取决于情况可能重要也可能不重要。

您还可以使用“实际上不分配给引用变量”的方法，以比使用容器更加优雅的方式：

使用函数属性

def make_incrementer(start):
    def closure():
        # You can still do x = closure.start if you want to rebind to local scope
        while True:
            yield closure.start
            closure.start += 1
    closure.start = start
    return closure

x = make_incrementer(100)
iter = x()
print iter.next()    

这适用于所有最近版本的Python，并利用了在此情况下，您已经有一个您知道名称并可以引用属性的对象--没有必要为此创建新容器。

- agf

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除了顶部的“重新绑定到本地变量”之外，您的解释非常好--实际上，您只是进行绑定。 - Ethan Furman

@EthanFurman 你说得对，我真正的意思是“也绑定”，而不是“重新绑定”。 - agf

Answer 3

Example

def make_incrementer(start):
    def closure():
        # I know I could write 'x = start' and use x - that's not my point though (:
        while True:
            yield start[0]
            start[0] += 1
    return closure

x = make_incrementer([100])
iter = x()
print iter.next()

- Joe

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闭包变量并非只读，否则您将无法修改它们。引用也是不正确的——实例__dict__并未关闭。 - Ethan Furman

@agf，在3.x.x版本中，并且需要声明一个语句。 - Joe

你误解了。start[0] += 1 修改的是闭包变量，只是没有重新绑定名称，这是 Python 对赋值和本地变量的假设所排除的操作。如果它真的是只读的，你（或 F.J）就无法这样做。 - agf

@agf，你不能向该数组添加或删除元素。你只能修改它的内容。 - Joe

@agf，我错了。虽然我不太高兴，但你们是正确的。 - Joe

Answer 4

在Python 3.x中，您可以使用“ nonlocal”关键字来重新绑定非本地作用域中的名称。在2.x中，您唯一的选择是修改闭包变量，向内部函数添加实例变量或（您不想这样做时）创建局部变量...

# modifying  --> call like x = make_incrementer([100])
def make_incrementer(start):
    def closure():
        # I know I could write 'x = start' and use x - that's not my point though (:
        while True:
            yield start[0]
            start[0] += 1
    return closure

# adding instance variables  --> call like x = make_incrementer(100)
def make_incrementer(start):
    def closure():
        while True:
            yield closure.start
            closure.start += 1
    closure.start = start
    return closure

# creating local variable  --> call like x = make_incrementer(100)
def make_incrementer(start):
    def closure(start=start):
        while True:
            yield start
            start += 1
    return closure

- Ethan Furman

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@agf：谢谢，我修正了我的答案。此外，当我写下这个答案时，我的解释比其他人更好（他们后来编辑了他们的答案 ;)）。 - Ethan Furman