LOAD_DEREF 是 Python 字節碼指令，它與閉包和嵌套函數有關。要理解 LOAD_DEREF，我們首先需要了解 Python 中的幾個概念：cell、free variable 和閉包。

1. Cell 和 Free Variables:
   當一個嵌套函數引用了其上級作用域中的一個變量，但該變量并不是全局的或局部的，那么這個變量就被稱為 free variable。cell 是一個內部機制，用于存儲這些 free variables，使嵌套函數可以訪問它們，即使上級函數已經退出。

2. 閉包 (Closure):
   在 Python 中，函數是一等對象，這意味著它們可以作為參數傳遞，可以返回，可以定義在另一個函數內部等。當內部函數引用了外部函數的變量時，我們得到了一個閉包。閉包捕獲并保存了外部函數的 free variables，使得這些變量即使在外部函數結束后仍然可以被訪問。

LOAD_DEREF 指令就是在閉包中使用的，用于加載從一個 cell 或 free variable 中的值到棧上。具體來說，它用于加載由 cell 或嵌套函數作用域中的局部變量表示的值。

讓我們看一個簡單的示例：

def outer(x):def inner():return xreturn innerfunc = outer(10)
print(func())  # 輸出: 10

在上述示例中，inner 函數是一個閉包，因為它引用了外部函數 outer 的變量 x。當我們調用 outer 并返回 inner 時，變量 x 的值仍然被保存下來，這就是通過 cell 機制實現的。當 inner 函數執行并嘗試訪問 x 時，就會使用 LOAD_DEREF 指令。

如果你查看 inner 函數的字節碼，你會看到 LOAD_DEREF 指令。這可以通過以下方式完成：

import dis
dis.dis(func)

在如下輸出中，我們看到 LOAD_DEREF 指令，表示它正在從一個 cell 或 free variable 加載一個值。

  6           0 LOAD_DEREF               0 (x)2 RETURN_VALUE

接下來，讓我們看看 free variable 和 cell 的例子。

1. Free Variable:

   free variable 是一個在嵌套函數內部被引用，但不是這個嵌套函數的局部變量，也不是全局變量的變量。在以下示例中，x 就是一個 free variable 對于 inner 函數來說。

   def outer():x = 10  # 這里的 x 就是一個 free variable 對于 inner 來說def inner():print(x)  # x 在這里被引用，但它既不是 inner 的局部變量，也不是一個全局變量inner()outer()  # 輸出: 10
   

2. Cell:

   當我們談論閉包時，Python 使用 cell 對象來實現這個特性。這是因為，盡管上層函數已經執行完畢并退出了，但嵌套的函數依然可以訪問上層函數的變量。這就是通過將這些變量保存在 cell 對象中來實現的。

   在以下示例中，我們創建了一個閉包，然后使用 __closure__ 屬性來查看這些 cell 對象：

   def outer(x):def inner():return xreturn innerclosure_function = outer(25)
   print(closure_function())  # 輸出: 25# 查看 closure_function 的 cell 對象
   cell = closure_function.__closure__[0]
   print(cell.cell_contents)  # 輸出: 25
   

   cell 對象有一個屬性 cell_contents，它保存了閉包中被引用的變量的當前值。在上面的例子中，cell.cell_contents 的值是 25，這是我們傳遞給 outer 函數的值。

   【注】：print(closure_function._ _closure _ _) 的輸出為 (<cell at 0x00000223E8C3A6B0: int object at 0x00000223E8AD03F0>,)