极客笔记Python 中的闭包和装饰器
在 Python 中，闭包和装饰器是两个重要的概念，它们为我们提供了一种高级的函数编程技术，使代码更加灵活和易于重用。本文将详细介绍闭包和装饰器的概念、用法和实现方式，并通过示例代码帮助读者更好地理解它们在 Python 中的应用。
闭包（Closure）
首先我们来看看闭包是什么，闭包是指在一个函数内部定义另一个函数，并且内部函数可以访问外部函数的局部变量，即使外部函数已经执行完毧。在 Python 中，闭包可以通过以下方式实现：
def outer_func(x):
def inner_func(y):
return x + y
return inner_func
closure = outer_func(10)
print(closure(5)) # Output: 15
在上面的示例中，outer_func 是外部函数，它接受一个参数 x，并返回一个内部函数 inner_func。内部函数 inner_func 接受一个参数 y，并返回 x + y 的结果。我们通过调用 outer_func(10) 得到一个闭包 closure，然后可以使用 closure(5) 来计算 10 + 5 的值，输出为 15。
闭包的一个重要特性是可以记住并访问外部函数的局部变量。在上面的示例中，inner_func 可以访问并计算 outer_func 中传入的参数 x 的值。这种特性使得闭包在某些场景下非常有用，例如可以用闭包来实现一个计数器：
def counter():
count = 0
def increment():
nonlocal count
count += 1
return count
return increment
counter1 = counter()
print(counter1()) # Output: 1
print(counter1()) # Output: 2
在这个示例中，counter 函数返回一个闭包 increment，每次调用 increment 都会递增计数器的值并返回。由于闭包可以访问外部函数的局部变量 count，因此它能够保存并更新计数器的状态。
装饰器（Decorator）
装饰器是一种高阶函数，它可以在不修改原函数代码的情况下，为函数添加额外的功能。装饰器本质上是一个闭包，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。在 Python 中，装饰器以 @ 符号加在函数定义的上方进行使用。下面是一个简单的装饰器示例：
def my_decorator(func):
def wrapper():
print("Before function execution")
func()
print("After function execution")
return wrapper
@my_decorator
def hello():
print("Hello, world!")
hello()
在这个示例中，my_decorator 是一个装饰器函数，它接受一个函数 func 作为参数，并定义了一个内部函数 wrapper 来包装原来的函数。通过使用 @my_decorator 语法，我们将 hello 函数传递给装饰器，从而在调用 hello() 函数时会先输出 “Before function execution”，然后执行原函数中的代码 “Hello, world!”，最后输出 “After function execution”。
装饰器的应用场景非常广泛，例如可以用装饰器来添加日志记录、性能监控、权限验证等功能，而不需要修改原函数的代码。
带参数的装饰器
有时候我们希望装饰器可以接受参数，这时可以在装饰器外再套一层函数来实现。下面是一个带参数的装饰器示例：
def repeat(num_times):
def decorator(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
for _ in range(num_times):
result = func(*args, **kwargs)
return result
return wrapper
return decorator
@repeat(3)
def greet(name):
print(f"Hello, {name}!")
greet("Alice")
在这个示例中，repeat 函数接受一个参数 num_times，返回一个装饰器 decorator，装饰器内部定义了一个 wrapper 函数，该函数会根据 num_times 的值重复执行原函数。通过 @repeat(3) 将参数传递给装饰器，来实现对 greet 函数的重复调用。当我们调用 greet("Alice") 时，会输出三次 “Hello, Alice!”。
类装饰器
除了函数装饰器外，Python 还支持类装饰器。类装饰器是一个类对象，它可以实现 __call__ 方法来接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。下面是一个简单的类装饰器示例：
class MyDecorator:
def __init__(self, func):
self.func = func
def __call__(self, *args, **kwargs):
print("Before function execution")
self.func(*args, **kwargs)
print("After function execution")
@MyDecorator
def welcome():
print("Welcome to Python decorator!")
welcome()
在这个示例中，MyDecorator 类接受一个函数 func 作为参数，并在 __call__ 方法中定义装饰逻辑。通过 @MyDecorator 将函数 welcome 传递给类装饰器，在调用 welcome() 函数时会输出 “Before function execution”，然后执行原函数中的代码 “Welcome to Python decorator!”，最后输出 “After function execution”。
总结
通过本文的介绍，我们了解了 Python 中闭包和装饰器的概念、用法和实现方式。闭包是函数内部定义另一个函数，并且内部函数可以访问外部函数的局部变量；装饰器是高阶函数，可以用来给函数添加额外的功能。闭包和装饰器都为我们提供了一种高级的函数编程技术，使代码更具灵活性和可重用性。在实际开发中，合理地运用闭包和装饰器能够提高代码的可维护性和可扩展性，是 Python 程序员必备的技能之一。