Python 閉包變數綁定陷阱與解決方案：LEGB 規則、非局部變數宣告、列表容器變通

Python 閉包遵循 LEGB (Local, Enclosing, Global, Built-in) 變數查找規則。巢狀函數對外層變數「可讀不可寫」是常見陷阱。本文透過實例剖析 UnboundLocalError 成因，提供 Python 2/3 多種解決方案。

經典錯誤案例

def foo():
    a = 1
    def bar():
        a = a + 1  # UnboundLocalError!
    bar()

錯誤原因：a = ... 使 Python 編譯器判定 a 為區域變數，但右側 a + 1 卻在賦值前讀取，導致「引用前未定義」。

LEGB 查找規則

1. Local：當前函數區域
2. Enclosing：外層巢狀函數區域
3. Global：模組全域
4. Built-in：內建命名空間

情況分析

Python 2 解決方案

方案一：別名讀取，不修改外層變數

def foo():
    a = 1
    def bar():
        b = a + 1  # 僅讀取
        print b
    bar()

方案二：使用可變容器（列表/字典）

def foo():
    a = [1]  # 列表可變
    def bar():
        a[0] = a[0] + 1  # 修改容器內容，非重新綁定變數
    bar()
    print a[0]  # 2

Python 3 解決方案：nonlocal 關鍵字

def foo():
    a = 1
    def bar():
        nonlocal a
        a = a + 1  # 明確聲明修改 Enclosing 變數
    bar()
    print a  # 2

經典迴圈閉包陷阱

flist = []
for i in xrange(3):
    def func(x):
        return x * i
    flist.append(func)

for f in flist:
    print f(2)
# 預期：0, 2, 4
# 實際：4, 4, 4  (所有函數捕捉同一個 i，最終值為 2)

修正迴圈閉包

Python 3：nonlocal + 預設參數

flist = []
for i in range(3):
    def func(x, i=i):  # 預設參數捕捉當前 i
        return x * i
    flist.append(func)

Python 2：工廠函數

def make_func(i):
    def func(x):
        return x * i
    return func

flist = [make_func(i) for i in xrange(3)]

最佳實踐總結

• Python 3 優先使用 nonlocal 明確語意
• 迴圈建立閉包必須捕捉當前值（預設參數或工廠函數）
• 單純讀取外層變數無需特殊處理
• 需修改外層不可變物件用容器包裝或 nonlocal
• 避免過度依賴閉包狀態，考慮類別封裝