自由变量是在嵌套函数中被内层函数引用但定义于外层函数的变量，属于闭包机制的一部分。例如在 outer 函数中定义的 x 被 inner 函数引用时，x 对 inner 来说是自由变量，其作用域为 enclosing，可通过 __code__.co_freevars 查看变量名，通过 __closure__[0].cell_contents 查看值。若需修改自由变量，必须使用 nonlocal 声明，否则会因局部赋值引发错误。该概念是理解闭包、高阶函数与装饰器的基础。
在 python 中，自由变量（free variable）指的是在一个函数或代码块中使用，但既不是该函数的局部变量，也不是全局变量，而是在外层非全局的嵌套作用域中定义的变量。这类变量常见于闭包（closure）场景中。
什么是自由变量？
当一个函数内部定义了另一个函数时，内层函数可以访问外层函数的变量。这些被内层函数引用、但定义在外层函数中的变量就被称为自由变量。
关键点：
- 自由变量不属于局部作用域（local）
- 也不属于全局作用域（global）
- 而是处于外层函数的作用域中（enclosing）
Python 使用 LEGB 规则查找变量（Local → Enclosing → Global → Built-in），自由变量对应的就是 E 阶段。
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通过例子理解自由变量
def outer(x): def inner(): return x + 1 # x 是 inner 函数中的自由变量 return inner
f = outer(5) print(f()) # 输出 6
在这个例子中：
-
x是outer函数的参数 -
inner函数使用了x，但没有定义它 - 所以
x对inner来说是自由变量
即使 outer 执行完毕，inner 仍然能访问 x，这就是闭包的机制。
如何查看自由变量？
可以通过函数的 __code__ 属性查看哪些变量是自由变量。
def outer(x): def inner(): return x + 1 return inner
f = outer(5) print(f.code.co_freevars) # 输出: (‘x’,)
输出结果 ('x',) 表示 x 是一个自由变量。
同时，可以通过 f.__closure__ 查看自由变量的具体值：
print(f.__closure__[0].cell_contents) # 输出: 5
注意事项
如果尝试修改自由变量，需要注意作用域限制：
def outer(x): def inner(): x += 1 # 错误！不能直接修改自由变量 return x return inner
这会引发 UnboundLocalError，因为 Python 把 x += 1 当作局部变量赋值。
若需修改，可使用 nonlocal 声明：
def outer(x): def inner(): nonlocal x x += 1 return x return inner
基本上就这些。自由变量是理解闭包和嵌套函数的关键概念，掌握它有助于写出更灵活的高阶函数和装饰器。