面试题：Python函数式编程的闭包与装饰器综合应用

Question

请编写一个Python函数装饰器，这个装饰器使用函数式编程理念，它能够记录被装饰函数的调用次数，并在每次调用函数时打印出调用次数。要求使用闭包来实现状态的保存。同时，用一个示例函数来展示这个装饰器的使用。请详细说明闭包和装饰器在代码中的工作原理。

Answer 1

def call_counter(func):
    count = 0
    def wrapper(*args, **kwargs):
        nonlocal count
        count += 1
        print(f"函数 {func.__name__} 被调用次数: {count}")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@call_counter
def example_function():
    print("执行示例函数")

# 调用示例函数
example_function()
example_function()

闭包工作原理

在上述代码中，call_counter 是外部函数，wrapper 是内部函数。当 call_counter 被调用时，它返回 wrapper 函数对象。此时，wrapper 函数虽然已经返回，但它记住了外部函数 call_counter 作用域中的 count 变量和 func 变量（func 是被装饰的函数）。即使 call_counter 的执行结束，count 变量仍然被 wrapper 函数引用，这就形成了闭包。通过 nonlocal 关键字，wrapper 函数可以修改外部函数作用域中的 count 变量。

装饰器工作原理

装饰器本质上是一个函数，它以另一个函数作为参数，并返回一个新的函数（通常是包装了原始函数的新函数）。在代码中，@call_counter 语法糖等价于 example_function = call_counter(example_function)。这样，example_function 实际上指向了 call_counter 返回的 wrapper 函数。每次调用 example_function 时，实际执行的是 wrapper 函数。wrapper 函数在执行被装饰函数 func 之前，先增加 count 并打印调用次数，然后再调用 func 并返回其结果。