函数的高级用法：学习Python中的装饰器、生成器和闭包等高级函数用法。

在Python中，函数不仅可以用来执行特定的任务，还可以用来构造更复杂的程序结构。这就引出了函数的高级用法，其中包括使用装饰器、生成器和闭包等技术来扩展函数的功能和灵活性。

1. 装饰器

装饰器是一种特殊的函数，它接收一个函数作为参数，然后返回一个新的函数。这个新函数可以修改原始函数的行为，或者在函数执行前后进行额外的操作。实际上，装饰器本身就像是一个“包装器”，用来“装饰”其他函数。

装饰器可以用来实现很多有用的功能，比如：

- 计时器：在函数执行前后记录时间，并输出函数执行时间；

- 日志记录器：在函数执行前后记录日志，并输出日志信息；

- 输入检查器：在函数执行前检查输入参数是否合法，如果不合法则抛出异常等。

例如，下面这段代码实现了一个装饰器，用于计算函数执行时间：

import time

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"执行时间为：{end_time-start_time:.4f}s")
        return result
    return wrapper

@timer
def test():
    time.sleep(1)

test()  # 执行时间为：1.0003s

上述代码中，装饰器timer接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数负责计算函数执行时间，并调用原函数func并返回结果。

使用“@”语法糖可以快速应用装饰器，即在函数定义前加上@装饰器名称，这样就可以将装饰器应用到函数上。

2. 生成器

生成器是一种特殊的函数，它可以迭代地生成一系列值，而不是一次性计算出所有值然后返回结果。生成器的主要特点是懒加载，即只有在需要时才会生成值，并且每次只生成一个值。

生成器常用来节省内存、提升性能，并且可以无限地生成一系列值，例如生成斐波那契数列或者素数序列等。

下面是一个简单的生成器示例：

def my_range(start, end, step=1):
    while start < end:
        yield start
        start += step

for num in my_range(0, 10, 2):
    print(num)

# 输出结果：
# 0
# 2
# 4
# 6
# 8

上述代码中，定义了一个生成器函数my_range，它使用while循环迭代生成一系列值，并使用yield关键字返回每个值。在生成器函数中，可以使用yield多次返回结果，每次返回结果后，函数执行状态会被保存下来，下次调用生成器函数时会从上次保存的状态继续执行。

3. 闭包

闭包是一种函数对象，它可以保存函数执行时的状态信息，并且可以在函数执行完成后继续保持状态，供下次调用使用。闭包通常由一个内部函数和一个外部函数组成，内部函数可以访问外部函数的变量或参数，并且可以在函数执行完成后保持这些状态。

闭包常用来实现一些特定的逻辑，比如保存函数执行状态、实现装饰器等。

下面是一个简单的闭包示例：

def add(x):
    def inner(y):
        return x + y
    return inner

add5 = add(5)
result = add5(3)
print(result)  # 输出结果：8

上述代码中，定义了一个函数add，它返回一个内部函数inner。内部函数inner可以访问外部函数add的参数x，并使用它与传入的y相加得到结果。

通过调用add函数并传入参数5，可以得到一个闭包对象add5。这个闭包对象可以保存x=5的状态，并且在调用add5(3)时，仅需要传入参数y=3，就可以得到结果8。

总之，装饰器、生成器和闭包是Python函数的高级用法，它们可以用来扩展函数的功能和灵活性，并且在应用特定场景时具有重要的作用。要学会使用这些高级技术，需要从实际问题出发，通过实践和思考不断积累经验。