什么是装饰器？

装饰器是 Python 的一种重要语法结构,能够在不改变函数代码的前提下,增强其功能.可以把装饰器看作是一个返回函数的函数,即它接受一个函数作为参数,并返回一个新的函数.

装饰器的基本结构

装饰器一般由以下几个部分组成：

1. 函数定义 ：一个需要被装饰的函数.
2. 装饰器函数 ：一个接受函数作为输入并返回一个函数的函数.
3. 包装函数 ：在装饰器内部定义一个函数,以扩展原功能.

以下是一个简单的装饰器示例：

def my_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

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

# 调用装饰过的函数
say_hello()

输出结果

执行上述代码的结果为：

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

在这个例子中,say_hello 函数在调用时被 my_decorator 装饰,wrapper 函数在原始函数前后添加了额外的输出.

装饰器的工作原理

装饰器本质上是语法糖,背后的实际工作流程如下：

1. 定义装饰器 ：首先,定义装饰器函数,它包含内部的包装函数.
2. 应用装饰器 ：使用 @decorator_name 语法应用装饰器,这实际上是执行 say_hello = my_decorator(say_hello).
3. 调用包装函数 ：当调用被装饰的函数时,实际调用的是包装函数,包装函数内部再调用原函数.

多个装饰器的使用

装饰器不仅可以单独使用,也可以组合使用.多个装饰器可以叠加在同一个函数上,顺序从内到外执行.

def uppercase_decorator(func):
    def wrapper():
        return func().upper()
    return wrapper

def exclaim_decorator(func):
    def wrapper():
        return func() + "!"
    return wrapper

@exclaim_decorator
@uppercase_decorator
def greet():
    return "hello"

# 调用被装饰的函数
print(greet())

输出结果

执行上述代码,输出结果为：

HELLO!

在这个例子中,greet 函数首先被 uppercase_decorator 装饰,然后再被 exclaim_decorator 装饰.先将结果转为大写,最后加上感叹号.

装饰器参数化

如果我们希望装饰器能够接受参数,可以在外层再包裹一层函数,示例如下：

def repeat(num_times):
    def decorator_repeat(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            for _ in range(num_times):
                func(*args, **kwargs)
        return wrapper
    return decorator_repeat

@repeat(3)
def say_hello():
    print("Hello!")

# 调用被装饰的函数
say_hello()

输出结果

执行上述代码的结果为：

Hello!
Hello!
Hello!

这里,repeat 装饰器接受一个 num_times 参数,控制 say_hello 函数的调用次数.