Python函数的高级特性：函数嵌套和闭包

Python函数的高级特性之一是函数嵌套和闭包。函数嵌套是指在一个函数中定义另外一个函数，而闭包是指内部函数引用了外部函数中的变量，并且外部函数返回了内部函数。

函数嵌套允许我们在一个函数内部定义另外一个函数，这样可以更好地组织代码和实现功能的模块化。内部函数可以访问外部函数的变量，这是因为内部函数在调用时会创建一个闭包，它包含了被引用的外部变量的值和一个指向外部函数的指针。这样就可以在内部函数中使用外部函数的变量，而不需要将变量作为参数传递进来。

下面是一个函数嵌套的例子：

def outer_function():
    x = 1
    
    def inner_function():
        print(x)
    
    inner_function()

outer_function()

在这个例子中，outer_function定义了一个变量x并且调用了内部函数inner_function。inner_function可以访问并打印外部函数的x变量。

闭包是指内部函数引用了外部函数中的变量，并且外部函数返回了内部函数。闭包可以保留外部函数的状态，即使外部函数已经执行结束。这对于实现装饰器、函数工厂等功能非常有用。

下面是一个闭包的例子：

def outer_function():
    x = 1
    
    def inner_function():
        print(x)
    
    return inner_function

my_function = outer_function()
my_function()

在这个例子中，outer_function返回了内部函数inner_function，并将其赋值给了变量my_function。通过调用my_function，我们可以访问并打印外部函数的x变量。

闭包还可以用于实现装饰器。装饰器是一种在不修改原有函数代码的情况下给函数添加额外功能的方式。通过将装饰器函数作为闭包返回，我们可以在原有函数的基础上添加新的功能。

下面是一个使用闭包实现装饰器的例子：

def memoize(func):
    cache = {}
    
    def wrapper(n):
        if n not in cache:
            cache[n] = func(n)
        return cache[n]
    
    return wrapper

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

print(fibonacci(10))

在这个例子中，memoize是一个装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回了一个内部函数wrapper。wrapper函数首先检查输入参数n是否在缓存cache中，如果不在则调用被装饰的函数func，并将结果保存在缓存中。如果在缓存中，则直接返回缓存的结果。通过在fibonacci函数定义前使用@memoize语法糖，我们可以将fibonacci函数传递给memoize函数并返回一个新的函数，该函数具有缓存的功能。

总结来说，函数嵌套和闭包是Python函数的高级特性，它们可以更好地组织代码、实现功能的模块化，并且能够保留外部函数的状态，实现一些高级功能，如装饰器和函数工厂。熟练运用这些特性可以使我们的代码更加灵活和高效。