面试题：Python闭包在装饰器中的优化应用

Question

已知装饰器本质上是一个闭包函数，现在有一个简单的函数`def add(a, b): return a + b`，请使用闭包原理实现一个装饰器，该装饰器能够在函数执行前打印开始时间，执行后打印结束时间，同时能够处理函数可能出现的异常，并将异常信息记录到日志文件中。说明闭包在这个装饰器实现中的关键作用。

Answer 1

import time
import logging

# 配置日志
logging.basicConfig(filename='error.log', level=logging.ERROR)


def log_time_and_error(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        print(f"开始时间: {time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(start_time))}")
        try:
            result = func(*args, **kwargs)
        except Exception as e:
            logging.error(f"函数 {func.__name__} 发生异常: {str(e)}")
            raise
        end_time = time.time()
        print(f"结束时间: {time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(end_time))}")
        return result

    return wrapper


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

闭包在这个装饰器实现中的关键作用在于：

1. 保存状态：装饰器函数log_time_and_error返回的内部函数wrapper记住了外部函数log_time_and_error的参数func。这使得wrapper函数在被调用时，能够调用原来的add函数，同时执行额外的时间记录和异常处理逻辑。如果没有闭包，wrapper函数就无法直接访问到func这个外部函数的局部变量。
2. 封装性：闭包将额外的功能（时间记录和异常处理）与原函数add封装在一起，使得原函数不需要关心这些额外逻辑，实现了功能的分离和代码的简洁性。