Python：外部函数返回后nonlocal变量的内存存储位置问询

示例代码 #

def g():
    in_g=100
    def f1():
        nonlocal in_g
        in_g = 10
    def f2():
        nonlocal in_g
        print(in_g)
    return (f1,f2)
(f1, f2) = g()
f2() #prints 100
f1()
f2() #prints 10

问题描述 #

内部函数f1和f2均通过闭包访问变量in_g。当外部函数g返回后，nonlocal变量in_g在内存中存储于何处？
我假设在g执行期间，in_g位于g调用对应的栈帧中，因此g、f1、f2访问in_g时指向同一栈内存地址。但如示例所示，g返回后f1和f2仍能访问同一内存地址的in_g，而此时g的栈帧已不存在。

解答 #

你的猜测其实只对了一半——在g执行时，in_g确实一开始在栈帧里，但当Python检测到内部函数要捕获这个变量（也就是用nonlocal声明，或者直接引用它）时，这个变量会被移到堆内存中的一个闭包对象（closure cell）里，而不是留在栈上。

具体来说：

• 当g被调用时，Python会创建一个栈帧，但发现f1和f2都引用了in_g并且用了nonlocal，就会把in_g打包成一个cell对象，存到堆里。
• 这个cell对象会被f1和f2的__closure__属性引用着，所以即使g的栈帧销毁了，f1和f2依然能通过这个引用找到in_g的内存位置。
• 你可以自己验证一下，执行以下代码：

  print(f1.__closure__)  # 会输出包含cell对象的元组
  print(f1.__closure__[0].cell_contents)  # 直接获取in_g的当前值
  

简单总结：闭包捕获的变量不会留在栈帧里，而是被放到堆上的cell对象中，由内部函数的闭包引用持有，所以外部函数返回后，这些变量依然能被访问和修改。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user42768