Python中的嵌套函数和闭包是什么？

Python中的嵌套函数和闭包是函数式编程的两个重要概念，它们可以让我们更好地组织和管理代码。

1. 嵌套函数

嵌套函数，顾名思义是函数中又嵌套着函数。在 Python 中，我们可以在一个函数内部定义另一个函数。这个被内嵌的函数只能在定义它的函数内部调用，而不能在外部调用。

嵌套函数的使用场景很多，最常见的情况是在实现装饰器时。装饰器本质上是将一个函数“包装”起来，以实现某种新的功能。比如，我们要给某个函数加上日志功能，可以这样实现：

def log(func):
    def wrapper(*args, **kw):
        print('call %s():' % func.__name__)
        return func(*args, **kw)
    return wrapper

@log
def hello():
    print('Hello, world!')

hello()

我们定义了一个 log 函数，函数的参数是原函数。log 函数返回一个新的函数，新函数里面打印了一条日志，然后再调用原函数。

在定义log时内部定义了wrapper函数，实现装饰功能并返回调用原函数，这样我们可以使用@log语法糖来装饰需要添加日志功能的函数。

当我们使用@log装饰 hello 函数时，Python 解释器会自动把 hello 函数作为参数传入 log 函数，并调用 log 函数返回的新函数 wrapper。也就是说，@log 相当于执行了语句：

hello = log(hello)

从上面的例子中可以看出，嵌套函数的一个重要作用就是可以实现装饰器等高级功能，帮助我们更好地组织和管理代码。

2. 闭包

闭包和嵌套函数密切相关。如果一个函数定义了内部函数，并且内部函数使用了外部函数的局部变量，则称这个内部函数为闭包。

闭包是一个函数和其相关的引用环境组合而成的实体。闭包可以保留父作用域中的变量值，这些变量可以在闭包中的函数中被引用，即使这些变量在外部函数中已经被销毁了。

在 Python 中，闭包可以用来实现一些比较高级的功能，比如：

- 实现缓存，避免重复计算。

- 实现 Python 中的装饰器。

- 实现某些函数式编程的操作，比如 map / reduce 等。

下面是一个简单例子，通过闭包来实现计数器功能：

def counter():
    i = 0
    def inc():
        nonlocal i
        i += 1
        return i
    return inc

c1 = counter()
print(c1())  # 1
print(c1())  # 2
print(c1())  # 3

c2 = counter()
print(c2())  # 1
print(c2())  # 2

在 counter 函数内部定义了 inc 函数，inc 函数使用了外部函数的变量 i。调用 counter 函数会返回一个新函数 inc，这个新函数就是一个闭包，它保留了变量 i 的值，并可以在调用时修改 i 的值。

在上面的例子中，我们通过两次调用 counter 得到了两个计数器 c1 和 c2，它们分别独立地维护了自己的计数器值。

闭包的实现方式很自由，因为我们可以通过在函数内部定义函数，并引用外部函数的局部变量来实现闭包，这种方式非常 灵活，可以用来实现各种高级功能。

总结

在 Python 中，嵌套函数和闭包是函数式编程中的两个重要概念。嵌套函数可以帮助我们更好地组织和管理代码，而闭包则可以实现一些比较高级的功能，比如实现缓存、实现装饰器等等。

从实际编程的角度来说，嵌套函数和闭包并不是一定要用的，因为 Python 中有很多其他的机制可以实现同样的功能。但是理解和掌握这些概念对于提升我们的编程能力、拓宽我们的思路还是非常有帮助的。