Python中的函数式编程和函数装饰器

函数式编程是一种编程范式，它将计算机程序视为数学函数的执行。在函数式编程中，函数是一等公民，可以被赋值给变量、传递给其他函数、作为函数的返回值，也可以使用递归方式定义函数。

Python是一种多范式的编程语言，支持函数式编程。在Python中，函数可以像其他对象一样进行操作，可以被赋值给变量、作为函数的参数传递，也可以在函数内部定义函数。这使得Python可以很方便地编写函数式风格的代码。

函数装饰器是Python中的一个特性，它可以在不修改原始函数的情况下，对函数的行为进行扩展或修改。装饰器本质上是一个函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数作为结果。装饰器通常用于增加函数的功能，比如添加日志、计算函数执行时间等。

函数式编程和函数装饰器在Python中可以结合使用，以编写更加简洁和高效的代码。函数式编程强调函数的纯粹性和不可变性，可以避免副作用和共享状态的问题，使代码更加可靠和易于维护。函数装饰器则可以用于对函数进行代码重用和增强，可以在函数调用前后执行一些额外的操作，如日志记录、性能分析等。

下面是一个使用函数装饰器实现函数缓存的例子：

def cache(func):
    memo = {}

    def wrapper(*args):
        if args not in memo:
            memo[args] = func(*args)
        return memo[args]

    return wrapper

@cache
def fibonacci(n):
    if n <= 1:
        return n
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

print(fibonacci(10))  # 输出 55

在上面的例子中，我们定义了一个名为cache的装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。这个新的函数使用一个字典memo来保存函数的计算结果，如果参数args不在字典中，则调用原始函数func计算结果并存入字典，然后返回结果。如果参数args已经在字典中，则直接返回字典中保存的结果。

使用装饰器语法@cache将fibonacci函数进行修饰，使它具有了缓存的功能。当我们第一次调用fibonacci(10)时，函数会递归地调用自身计算结果，并将结果存入字典中。当我们再次调用fibonacci(10)时，函数会直接返回之前存入字典的结果，而不再进行重复计算。

这个例子展示了如何使用函数装饰器来增强函数的功能，使其具有缓存的能力。函数式编程的思想则体现在对fibonacci函数的纯函数式的实现，它只依赖输入参数n，不依赖外部的状态，并且具有可重入性。