Python闭包函数和装饰器

Python是一种允许使用函数作为参数、返回值的语言，这种语言特性使得Python可以使用闭包函数和装饰器实现很多有趣的功能。

# 闭包函数

闭包函数是一种在函数内部定义函数，并且该内部函数可以访问外部函数的变量的函数。以下是一个示例：

def outer_function(x):
    def inner_function(y):
        return x + y
    return inner_function
    
closure = outer_function(10)
print(closure(5))
# output: 15

在这个示例中，inner_function 访问了外部函数 outer_function 的变量 x，并且作为 outer_function 的返回值被赋值给了变量 closure。当调用 closure(5) 时，返回值为 15，因为 closure 所指向的函数 inner_function 把 10 和 5 相加。

闭包函数的一个常用场景是在函数中定义回调函数，例如下面这个例子：

def make_multiplier(n):
    def multiplier(x):
        return x * n
    return multiplier

triple = make_multiplier(3)
print(triple(6))
# output: 18

在这个示例中，make_multiplier 函数返回一个内部函数 multiplier，该函数根据传入的参数 n 进行倍数计算。在应用中，我们可以使用 make_multiplier 来创建不同的乘数函数。

# 装饰器

装饰器是一种将一个函数作为参数，返回一个新函数的函数，新函数可能会对原函数进行修改或增强。最常见的装饰器使用 @decorator 的语法，如下所示：

@decorator
def my_function():
    pass

其等价于：

my_function = decorator(my_function)

以下是一个装饰器的示例：

def greet_decorator(function):
    def wrapper():
        print("Hello!")
        function()
        print("Goodbye!")
    return wrapper

@greet_decorator
def greet():
    print("How are you?")

greet()
# output: Hello!
#         How are you?
#         Goodbye!

在这个示例中，greet函数被 @greet_decorator 装饰。当我们调用 greet 函数时，会先输出"Hello!"，接着运行 greet 函数的代码，最后输出"Goodbye!"。在这个过程中，由于 greet 函数被 greet_decorator 装饰，所以会在 greet 函数的代码执行之前和之后添加额外的代码。

装饰器有很多应用，例如代码计时、运行时检查和异常处理等。以下是一个装饰器的示例，用于记录函数的运行时间：

import time

def timeit(function):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        result = function(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print("{} took {:.3f} seconds.".format(function.__name__, end - start))
        return result
    return wrapper

@timeit
def some_long_function():
    time.sleep(2)

some_long_function()
# output: some_long_function took 2.002 seconds.

在这个示例中，@timeit 装饰器可以用于记录函数执行时间。由于 wrapper 函数接收任意数量和类型的参数，调用 function(*args, **kwargs) 来处理传入的参数，所以可以使用这个装饰器修饰带有任意参数的函数。

闭包函数和装饰器是Python函数式编程中比较重要的功能，通过使用这些功能可以提高代码的可读性和可维护性，也可以实现很多有用的功能。