python -闭包和装饰器

闭包和装饰器的详细解释

什么是闭包？

闭包是一个特殊的函数结构，它允许一个函数访问其外层函数作用域中的变量，即使外层函数已经执行完毕。闭包的特点是记住了包围它的作用域中的变量。

示例代码

def outer(x):
    y = 10
    def inner():
        return x + y  # 使用外部函数的变量x和y
    return inner
  
# 创建闭包
closure = outer(5)
print(closure())  # 输出15

什么是装饰器？

装饰器是一种设计模式，它允许用户在不改变现有函数代码的情况下增加函数的功能。装饰器本质上是一个返回其内部函数的闭包。

示例代码

def decorator(func):
    def wrapper():
        print("Something is happening before the function is called.")
        func()
        print("Something is happening after the function is called.")
    return wrapper

@decorator
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()

输出结果：

Something is happening before the function is called.
Hello!
Something is happening after the function is called.

常见问题及解决方案

闭包中变量未按预期保留
- 问题描述：外部函数中的变量在闭包内部修改后，未能保留修改结果。
- 解决方案：使用 nonlocal 关键字声明变量，这样可以在闭包内部修改外部函数的变量。
示例：
```
def outer():
    x = 5
    def inner():
        nonlocal x
        x += 1
        return x
    return inner

func = outer()
print(func())  # 输出6
```

装饰器导致原函数信息丢失

问题描述：装饰过的函数其名称和文档信息不明。
解决方案：使用 functools.wraps 保留原函数的名称和文档字符串。

示例：

import functools

def decorator(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper():
        """Wrapper function."""
        return func()
    return wrapper

@decorator
def greet():
    """Return greet string."""
    return "Hello!"

print(greet.__name__)  # 输出 'greet'
print(greet.__doc__)  # 输出 'Return greet string.'

装饰器对参数敏感函数的处理

问题描述：需要装饰的函数有不同的参数，普通装饰器不能适用。
解决方案：使用 *args 和 **kwargs 来定义通用的装饰器。

示例：

def decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Before calling the function.")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("After calling the function.")
        return result
    return wrapper

@decorator
def add(x, y):
    return x + y

print(add(2, 3))  # 输出5

多个装饰器的应用顺序

问题描述：多个装饰器应用到同一个函数时，执行顺序产生疑惑。
解决方案：装饰器的应用是从近到远，先近后远的顺序应用。即第一个靠近函数的装饰器最后执行。

示例：

def decorator_one(func):
    def wrapper():
        print("Decorator one")
        func()
    return wrapper

def decorator_two(func):
    def wrapper():
        print("Decorator two")
        func()
    return wrapper

@decorator_one
@decorator_two
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()

输出结果：

Decorator one
Decorator two
Hello!

装饰器带参数

问题描述：需要根据参数定制装饰器的行为。
解决方案：创建一个接受参数的装饰器工厂函数。

示例：

def repeat(times):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            for _ in range(times):
                result = func(*args, **kwargs)
            return result
        return wrapper
    return decorator

@repeat(3)
def greet(name):
    print(f"Hello {name}")

greet("World")