Python进阶：闭包与装饰器详解

"12.函数进阶-闭包装饰器" 在编程中，函数是代码组织的基本单元，而闭包和装饰器则是Python中高级函数概念的重要组成部分。在这篇文章中，我们将深入理解这两个概念。 ### 闭包 闭包是一种特殊的函数，它具有以下特点： 1. **闭包必须是个函数**：它本身是一个可调用的对象，能够执行特定任务。 2. **嵌套函数**：闭包通常存在于另一个函数内部，形成了函数的嵌套结构。 3. **使用外部作用域的变量**：闭包可以访问并操作其外部函数（非全局）的作用域中的变量。 4. **返回内部函数**：闭包的关键在于，外部函数需要返回内部函数的引用，而不是直接执行内部函数。 在Python中，闭包允许我们创建具有持久状态的函数，因为它们可以记住外部函数的作用域。这在处理局部状态或者封装变量时非常有用。下面是一个闭包的例子： ```python def outer(num): # 局部作用域 def inner(): nonlocal num num += 1 print(num) return inner rest = outer(11) rest() # 输出 12 ``` ### 装饰器 装饰器是Python中一个强大的工具，它允许我们修改或增强已有函数的功能，而无需改变函数的源代码或调用方式。装饰器的本质是一个接收函数作为参数并返回新函数的函数，通常利用闭包实现。 1. **利用闭包**：装饰器通常会创建一个闭包，以便在不改变原函数的情况下，为其添加额外的行为。 2. **函数对象**：装饰器接收函数作为输入，并返回一个新的函数，这个新函数在调用时会执行原函数的功能加上附加功能。 装饰器的主要应用场景包括日志记录、性能测试、缓存等。例如，下面是一个简单的装饰器示例，用于计算函数的运行时间： ```python import time def timer_decorator(func): def wrapper(*args, **kwargs): start_time = time.time() result = func(*args, **kwargs) end_time = time.time() print(f"{func.__name__}运行时间为: {end_time - start_time}秒") return result return wrapper @timer_decorator def slow_function(n): time.sleep(n) return n * n slow_function(2) # 输出运行时间并执行函数 ``` 总结，闭包和装饰器都是Python中高级函数编程的重要概念。闭包通过捕获外部作用域的变量提供了持久化的局部状态，而装饰器则通过包装原有函数，使我们可以在不修改函数代码的情况下扩展其功能。两者结合使用，可以极大地提高代码的灵活性和可维护性。