Python函数式编程基础：闭包、装饰器、生成器等技巧

函数式编程是一种基于数学中的函数概念的编程范式。它主要关注的是函数的输入和输出，而不是函数具体的实现。在Python中，函数式编程的实现主要依靠闭包、装饰器、生成器等技巧。

一、闭包

闭包是指一种特殊的函数，它能够访问其外层函数的局部变量，并将它们保存在内存中，以供后续的调用使用。在Python中，如果在一个函数内部嵌套了另一个函数，并且内部函数引用了外部函数的局部变量，那么这个内部函数就可以被称为闭包。

示例代码：

def outer_func(x):
    def inner_func(y):
        return x + y
    return inner_func

add_five = outer_func(5)
result = add_five(10)
print(result) # 输出15

在上面的示例代码中，调用outer_func(5)返回了一个inner_func函数对象，而这个函数对象包含了对outer_func函数作用域中变量x的引用。当调用add_five(10)时，代码会执行inner_func函数，此时inner_func函数可以访问到x（值为5），并把x和y（值为10）相加，最终返回15。这就是闭包的基本原理。

二、装饰器

装饰器是一种非常有用的函数式编程技巧，在Python中代表的是将一个函数作为参数传给另一个函数，然后返回一个新的函数。常用于在函数执行前后添加一些额外的功能，如日志、缓存、计时等。

示例代码：

import time

def time_it(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"{func.__name__} takes {end_time - start_time:.5f} seconds")
        return result
    return wrapper

@time_it
def my_func():
    time.sleep(2)

my_func() # 输出 my_func takes 2.00021 seconds

在上面的示例代码中，定义了一个time_it装饰器，它的作用是计算被装饰函数的执行时间，并输出结果。通过@time_it语法，将my_func函数传递给time_it函数进行装饰。当调用my_func函数时，实际上执行的是被包装后的wrapper函数，它会先记录开始时间，然后调用原始函数my_func，最后记录结束时间并输出执行时间。这样，不仅my_func函数能够独立完成自己的功能，还能够获得额外的功能。

三、生成器

生成器是函数的一种特殊形式，它可以通过yield语句来产生一个迭代器，以便按需生成数列中的元素。常用于处理大量数据，因为它可以避免一次性读取全部数据而导致内存不足的问题，提高了程序的效率。

示例代码：

def fib(n):
    a, b = 0, 1
    for i in range(n):
        yield a
        a, b = b, a + b

for i in fib(10):
    print(i) # 输出0 1 1 2 3 5 8 13 21 34

在上面的示例代码中，定义了一个fib生成器函数，它按照斐波那契数列的规律按需生成每一个元素。当调用fib(10)时，实际上返回的是一个迭代器对象，for循环每次从该迭代器中取出一个元素并打印，直到取完所有元素。这样，不仅节省了内存，还使得程序更加高效。

总之，闭包、装饰器和生成器是Python函数式编程中比较常用的技巧，它们能够使代码更加简洁、易懂、高效，是Python中非常重要的一部分内容。