Python函数的高级特性：函数装饰器和闭包

Python函数的高级特性之一是函数装饰器。函数装饰器是一种用于修改或扩展其他函数功能的函数。它们在代码中以@符号作为前缀，并在被装饰函数的定义之前使用。

函数装饰器是一种元编程的概念，它允许在不修改被装饰函数源代码的情况下，通过添加额外的代码来改变函数的行为。常见的用途包括日志记录、性能测量、输入验证等。

以下是一个简单的函数装饰器示例，用于在函数执行前后打印日志信息：

def logger(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print('Before calling', func.__name__)
        result = func(*args, **kwargs)
        print('After calling', func.__name__)
        return result
    return wrapper

@logger
def add(a, b):
    return a + b

print(add(1, 2))

在上面的例子中，logger函数是一个装饰器，它接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数在被装饰函数执行前后打印日志信息。

通过在add函数定义之前使用@logger装饰器，我们实际上将add函数传递给了logger函数，并将返回的wrapper函数赋值给了add函数。因此，当我们调用add函数时，实际上是调用了wrapper函数。

运行上述代码将输出以下内容：

Before calling add
After calling add
3

从输出中可以看出，在调用add函数之前和之后，日志信息被打印出来。这样我们可以扩展现有函数的功能，而不需要修改原函数的代码。

另一个Python函数的高级特性是闭包。闭包是一种特殊的函数，它可以记住并访问其创建时存在的非全局变量。这意味着当函数返回时，它还可以访问它创建时的作用域。

闭包的一个常见用途是在函数内部定义一个函数，然后返回内部函数。这样做的好处是可以将一些状态或数据封装在内部函数中，并且在每次调用内部函数时保持该状态或数据的一致性。

下面是一个简单的闭包示例，用于计算函数调用次数：

def counter():
    count = 0

    def inner():
        nonlocal count
        count += 1
        return count

    return inner

c = counter()
print(c())  # 输出 1
print(c())  # 输出 2
print(c())  # 输出 3

在上面的例子中，counter函数返回了一个内部函数inner。inner函数引用了counter函数作用域内的count变量，并对其进行自增操作。

每次调用c函数时，实际上是调用了inner函数，并且count变量的值会每次增加1。因此，通过闭包的机制，我们实现了函数调用次数的计数功能。

通过函数装饰器和闭包，我们可以利用Python的高级特性来扩展现有函数的功能，实现更加灵活和强大的代码架构。同时，这也使得我们能够更好地遵循面向对象编程的原则，如单一职责原则和开闭原则。