[python] Closure (클로저)

gunny·2025년 2월 12일

Python Closure closure

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클로저(Closure)

클로저는 함수형 프로그래밍에서 중요한 개념이다.
내부 함수가 자신이 선언될 당시의 환경을 기억하고 사용하는 기능이다.
python에서도 클로저를 사용할 수 있는데, 즉, 함수가 생성될 때 변수 값(상위 함수의 변수들)을 기억하고, 그 함수 외부에서 해당 값들을 사용할 수 있는 특징을 가진다.
즉, 함수가 선언될 때의 자유 변수(free variable)을 참조하는 내부함수이다.

클로저의 특징

외부 함수의 변수를 참조하는 내부 함수이다.
내부 함수는 외부 함수의 변수에 접근할 수 있지만, 외부 함수가 종료된 후에도 그 변수를 기억한다.
외부 함수는 호출이 끝났더라도 내부 함수는 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다.

클로저 관련 예시 코드 (1)

def outer_function(outer_variable): # 외부 함수
    def inner_function(inner_variable): # 내부 함수
        return outer_variable + inner_variable

    return inner_function #내부 함수를 반환

# 클로저 생성
closure = outer_function(10) # outer_function의 반환 값은 inner_function

# 클로저 호출
result = closure(5)
print(result) #15

outer_function 이 실행되면 inner_function 이 반환된다.
이때 inner_function은 outer_variable을 기억하고 있다.
closure는 이제 inner_function을 참조하게 되며, outer_function의 outer_variable 값을 기억하고 있다.
closure(5)를 호출하면, inner_function이 outer_variable (값 10)과 inner_variable (값 5)을 합산하여 결과를 반환한다.
이때 outer_function이 종료되었음에도 불구하고 closure는 outer_variable 값을 기억하는 클로저로 동작한다.

클로저가 유용한 이유

[1] 상태 유지

클로저를 사용하면 외부 함수의 상태를 기억할 수 있기 때문에, 함수 호출 간에 상태를 저장하고 활용할 수 있다. 외부 함수의 변수를 지속적으로 활용해야 하는 상황에서 유용하다.

[2] 데이터 은닉

클로저는 내부 함수가 외부 함수의 변수를 사용할 수 있도록 하므로, 외부에서 직접 접근할 수 없는 변수나 데이터를 간접적으로 다룰 수 있게 해준다.
이렇게 함으로써 캡슐화(encapsulation)을 구현할 수 있다.

[3] 함수형 프로그래밍 패러다임

클로저는 함수형 프로그래밍에서 중요한 역할을 하며, 함수 반환 값으로 다른 함수를 제공하는 방식으로 설계된 코드에서 매우 유용하다.

클로저 관련 예시 코드 (2)

클로저를 활용한 팩토리 함수의 예이다.
(팩토리 함수는 함수가 함수를 반환하는 방식)


def make_multiplier(factor):
    def multiplier(number):
        return number * factor
    return multiplier

# 팩토리 함수 사용
double = make_multiplier(2)
triple = make_multiplier(3)

print(double(5)) # 10
print(triple(5)) # 15

make_multiplier는 인자 factor를 받아서, multiplier라는 내부 함수를 반환한다.
-double과 triple은 각각 make_multiplier에서 반환된 함수이다.
double(5)는 2를 곱한 결과인 10을, triple(5)는 3을 곱한 결과인 15를 반환한다. 이때 double과 triple은 각각 다른 환경을 기억하는 클로저이다.

클로저 관련 예시 코드 (3)

비밀번호 검증 시스템 (데이터 은닉과 상태 유지)
클로저를 사용해 비밀번호 숨기고, 사용자가 올바른 비밀번호를 입력할 때만 접근할 수 있는 시스템 구현

def password_manager(correct_password):
    #상태 저장 함수
    _password = correct_password
    
    def check_password(input_password):
        if input_password == _password:
            return "Access granted"
        else:
            return "Access denied"
        
    return check_password

# 클로저 생성
password_checker = password_manager("my_secure_password")

# 비밀번호 입력
print(password_checker("wrong_password"))
print(password_checker("my_secure_password"))

password_manager 함수는 correct_password를 받아 비밀번호를 저장하는 클로저를 반환한다.
이때 _password는 외부에서 직접 접근할 수 없고, 내부 함수 check_password만 _password에 접근할 수 있다.
password_checker는 클로저로, 내부적으로 비밀번호를 저장하고 사용자가 입력한 비밀번호를 검증하는 역할을 한다.
상태 유지: password_checker는 비밀번호 상태를 기억하고, 외부에서는 이를 변경할 수 없다.
데이터 은닉: _password는 클로저 내에서만 접근 가능하고 외부에서는 직접적으로 변경할 수 없다.

장점

상태 유지: 사용자가 클로저를 호출할 때마다 이전 상태를 기억하고, 비밀번호와 같은 중요한 데이터를 보호할 수 있다.
데이터 은닉: 클로저 내에 데이터를 은닉하여, 외부에서 접근할 수 없도록 보호할 수 있다. password_checker는 비밀번호를 검증하는 기능만 제공하고, 비밀번호 자체는 클로저 외부에서 보지 못한다.

클로저 관련 예시 코드 (4)

은행 계좌 관리 시스템
클로저를 사용해 은행 계좌의 잔액을 관리한다. (외부에서 직접 잔액에 접근할 수 없도록 하고, deposit과 withdraw 메서드를 통해서만 잔액을 변경한다)

def bank_account(initial_balance):
    balance= initial_balance
    
    def deposit(amount):
        nonlocal balance
        if amount > 0:
            balance += amount
            return f"Deposited {amount}. New balance: {balance}"
        else:
            return "Deposit amount must be positive"
        
    def withdraw(amount):
        nonlocal balance
        if amount >0 and amount <= balance:
            balance -= amount
            return f"Withdrew {amount}. New balance: {balance}"
        elif amount > balance:
            return "Insufficient funds"
        else:
            return "Withdrawal amount must be positive"
        
    
    def get_balance():
        return f"Current balance: {balance}"
    
    return deposit, withdraw, get_balance

#은행 계좌 생성
deposit, withdraw, get_balance = bank_account(1000)

print(deposit(500))
print(withdraw(200))
print(get_balance())

# 잘못된 입금/출금
print(deposit(-100))
print(withdraw(2000))

bank_account 는 초기 잔액을 설정하고, 잔액 상태를 관리하는 클로저를 반환한다. 클로저는 deposit, withdraw, get_balance 메서드를 제공하며, 잔액은 외부에서 접근할 수 없다.
nonlocal balance를 사용하여 내부 함수에서 balance값을 수정할 수 있다.
상태 유지: 계좌의 잔액이 계속해서 업데이트되고, 클로저 외부에서는 잔액을 변경할 수 없다.
데이터 은닉: balance는 외부에서 직접 접근할 수 없고, deposit, withdraw, get_balance를 통해서만 수정하거나 조회할 수 있다.