编译原理闭包的概念,编译原理语言的闭包和正闭包

　　1.什么是终结？在这里，我们可以把闭包看作一个由两部分组成的整体。哪两部分：1、函数 2、”约束“（也就是引用的外部函数的变量）？

　　例如：

　　这里，返回函数inner_func。其实不仅仅是函数inner_func，还有外部变量(a，1)的约束。Python把这两个绑定成一个整体，然后返回整体。这种绑定的整体称为闭包。随着下文的深入，会发现实际返回的只有函数对象inner_func，除了(a，1)。

　　2.pycodeobject，pyframeobject，pyfunctionobject，pyeval _ evalframeex()，pyeval _ evalcodeex ()PyCodeObject对应一个Python作用域，这意味着一个作用域会有一个独立的PyCodeObject对象。这个对象是Python编译的结果。编译产生的信息，如字节码、常数、变量名等。存储在该对象的相关字段中。

　　对象的co_code字段存储编译生成的字节码。co_freevars和co_cellvars与闭包有关，co_cellvars存储嵌套函数使用的变量。比如上面的代码中，outer_func对应的PyCodeObject的Co_cellvars会存储变量A的值(因为嵌套函数inner_func使用了这个变量(print(a)))，而co_freevars会存储使用的外部函数的变量值集合。比如inner_func对应的PyCodeObject的co_freevars会存储变量a的值。

　　PyFrameObject：是执行环境和一个对象，也叫栈帧；也对应PyCodeObject，PyFrameObject的f_code字段存储对应的PyCodeObject；

　　PyFunctionObject：函数对象，当执行def func():时，会创建一个PyFunctionObject对象。

　　这里只重点介绍域func_closure，因为它关系到闭包的实现(从名字就能看出来)。

　　PyEval_EvalFrameEx: Bycode用来执行Python，这个函数的参数要有PyFrameObject，要传入执行环境的信息。Bycode存储在PyFrameObject对应的PyCodeObject中，所以PyEval_EvalFrameEx和PyEval_EvalCodeEx可以执行这些字节码。当然，这两个函数不仅仅需要PyFrameObject作为参数。

　　PyEval_EvalCodeEx:

　　PyEval_EvalCodeEx:首先会进行大量与参数相关的处理，最后会调用上面的PyEval_EvalFrameEx()函数来执行字节码指令。

　　由于outer_func()函数的一些原因(有些判断是(由于闭包造成的))，这个函数不能直接进入PyEval_EvalCodeEx()，而是进入PyEval_EvalCodeEx()进行相关处理，然后才能进入PyEval_EvalCodeEx执行outer_func编译的字节码。

　　在实际执行这个outer_func函数的字节码之前，让我们来看看PyEval_EvalCodeEx()中做了什么：

　　在介绍之前，我们需要知道PyFrameObject的布局：

　　下面给出了outer_func被调用时的字节码：

　　其中第一部分对应于a=1；第二部分对应于def inner _ func第三部分很简单，就是返回inner _ func；

　　我们来看第一部分：a=1对应的字节码。也许你一眼看不出这两条字节码指令有什么特别之处。让我们比较一下常见的赋值语句；

　　这是普通赋值语句b=2的字节码(注意虽然a=1也是赋值，但是变量A和闭包有关，所以会和普通赋值不一样)，

　　B=2这两个语句的字节码含义是：

　　LOAD_CONST:从常量表中取出值2(这里我们不需要找出常量表在哪里，长什么样，这不是我们关注的重点)，然后把它推入堆栈(这里你只需要知道值被推入某个堆栈)

　　STORE_NAME:从栈中取出值2，从符号表中把这个约束存储在本地命名空间(也就是一个字典)中(不考虑这个表的具体信息，只知道这个表存储的是变量名之类的符号。上面提到的常数表存储的是变量值，这里的符号表存储的是变量名)。

　　在闭包实现的过程中，字节码STORE_DEFEF用于分配与闭包相关的变量。

　　先将LOAD_CONST推送的值‘1’弹出到堆栈中，存放在W中(当然这里处理的是对象)；

　　然后，从freevars中，我取出一些东西，放在x中，freevars值如下：

　　其实这里是让freevars指向单元格对象区域。见上图FrameObject布局(f_localsplus是FrameObject的最后一个成员)。

　　下一个PyCell_Set是设置一个Cell对象指向integer对象1。请注意，变量值“1”在这里已被绑定到“out_func”。

　　下面两条字节码指令LOAD_CLOSER:从freevars中取出刚才(上面刚设置好的)的cell对象，堆栈起来备用。

　　BUILD_Tuple:将刚刚堆叠的Cell对象(integer object 1)打包成一个TUPLE(也就是Python中TUPLE的源代码实现)并进行堆叠。

　　接下来的两个LOAD_CONST，

　　第一个LOAD_CONST堆栈inter_func的CodeObjet。

　　第二个LOAD_CONST是堆栈函数名字符串对象 inner_func 。

　　然后，下面的MAKE _ func指令，注意运行时栈顶的string对象用 inner_func ，第二个元素用inter_func。CodeObject和带有BUILD_TUPLE的第三个元素被推入Cell对象集合。

　　[代码已被删除]

　　首先是inner_func的字符串。弹出CodeObject和函数名‘inner _ func’(此时栈顶是单元格元组的集合)，用来生成函数对象(待返回)。

　　接下来，判断操作码是否应该创建闭包(当然是在我们的例子中)(这里好像有问题)。操作是取出单元格元组集，然后通过PyFunction_SetClosure()将这个元组集绑定到inter_func对应的func object(设置func object的func_closure字段)。到目前为止，inter_func已经绑定到a的值为1的integer对象。

　　然后下面的字节码把这个对象返回给上面(那个调用outer_func的“人”)。此时，获得的对象inter_func包含要使用的变量值1。这个函数对象inter_func。FunctionObject及其“约束”(可能不再叫约束)实现了闭包效应。

　　执行inter_func: inter_func()时，在PyEval_EvalCodeEx中执行字节码之前，会执行以下操作。

　　这里，func_closer字段中的集合(只是单元集合)被放置在inter_func堆栈帧的freevars字段中，

　　当使用这个变量A的值时，还需要获取freevars字段中的值。

　　装饰器也是在闭包的基础上来实现的。

　　总而言之，

　　这个变量值的流向1:先作为outer_func堆栈框架的cellvar字段中的cell对象(供内部函数使用)，然后打包成元组集(可以使用多个变量，所以我们要打包，虽然我们只用了一个)，再绑定成inter_func的函数对象(相当于一直被打包)；这个整体可以叫做闭包，也就是这个值可以用在inter_func中。

　　使用值当然是调用inter_func。注意，上面提到的操作(前四行)是在调用outer_func时。

　　调用inter_func时，字节码将被执行并进入PyEval_EvalCodeEx。如前所述，在这里，刚刚绑定到inter_func函数对象的单元格集将依次放入inter_func堆栈框架的freevars区域。当将来使用这个值时，它将从freevars字段中提取。

　　这里可能有人会问，为什么只有变量值？当使用print(a)时，不存储a的值，并且不校正约束(a，1)。你如何找到整数1？

　　实际上，这非常简单，因为访问这些值(包括位置参数)是通过下标进行的。比如刚才1最后放在freevars的0位置，那么取值的时候就是o=freevars[0]。我们如何确定变量的位置？当然是在编译时确定的，这个信息可以在编译时确定。

　　参考号：《Python源码剖析》

　　我看这本书已经一年了，文章的草稿也保存了一年。内容忘的差不多了，所以逻辑可能不是很连贯。

　　如有错漏，请指正。

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