Python函数中的闭包和作用域

Python是一门强大的编程语言，其中的函数也有着很多特色，其中就包括闭包和作用域的概念。闭包是指一个函数内部定义的函数，并且返回这个函数的引用，形成了一个“封闭”的环境，这个环境中包含了外层函数的变量和内层函数的变量。而作用域则是指变量的有效范围，也就是变量在哪些地方可以被访问到。在Python中，闭包和作用域是密切相关的。

在Python中，每一个函数都有自己的作用域，只有在这个作用域内定义的变量才能被这个函数访问到。如果在函数外定义了一个变量，那么这个变量就是全局变量，不同的函数都可以访问这个变量。但是，在函数内部可以重新定义同名的局部变量，这个局部变量会屏蔽掉全局变量。

闭包中的变量，既可以是外部函数定义的变量，也可以是自身函数内部定义的变量。当内层函数引用了外层函数的变量时，这个变量就成为了一个“自由变量”，Python会在当前函数作用域中查找这个变量。如果在当前函数的作用域中没有找到这个变量，那么Python就会在定义自由变量的内层函数所在的作用域中查找这个变量。如果在这个作用域中找到了这个变量，那么这个变量就成为了闭包中的变量。如果没有找到这个变量，那么就会抛出一个NameError。

下面我们用一个例子来说明闭包和作用域的概念：

def outer_func(x):
    def inner_func(y):
        return x + y
    return inner_func

closure = outer_func(10) # closure现在就是一个闭包了，它包含了外层函数outer_func中的变量x
print(closure(20)) # 这里我们调用closure并传入20作为参数，返回的就是30。这是因为闭包中的x是10，并且内层函数inner_func又使用了20这个参数，所以最终结果是30。

在这个例子中，我们定义了一个外层函数outer_func，这个函数接收一个参数x并返回一个内层函数inner_func。内层函数inner_func又接收一个参数y，并返回x + y的结果。在调用outer_func的时候，我们传入了10作为参数x，并将返回的内层函数赋值给了closure。此时，闭包closure就被创建了，它包含了外层函数outer_func中的变量x的值10。当我们调用closure并传入20作为参数时，closure会调用内层函数inner_func，并将x的值10和y的值20传入，最终的结果就是30。

闭包在Python中常用于函数式编程和装饰器。函数式编程是指使用函数作为主要的编程范式，其中，闭包就是一个非常实用的工具。而装饰器则可以通过包装函数来扩展原有函数的功能，并且还可以使用闭包来保存装饰器的一些状态信息。理解闭包和作用域对于掌握函数式编程和装饰器都非常重要。