Python入门自学进阶——1--装饰器

Posted 2021-09-17 kaoa000

理解装饰器，先要理解函数和高阶函数。

首先要明白，函数名就是一个变量，如下图，定义一个变量名和定义一个函数，函数名与变量名是等价的。

 既然函数名就是一个变量名，那么在定义函数时，函数的参数就可以是函数名，即可以传递一个函数给另一个函数。同样，函数可以返回一个变量，如return x，那么，这个x既可以是一个变量名，也就可以是一个函数名。

 对于foo1，返回的是inner这个函数对象，如果是return inner（），那就是返回8，函数名()，即函数名加上括号，就是对函数对象的调用，返回的是调用对象的返回值。

当函数的参数中包含函数名，或者作为返回值返回时，这个函数就叫做高阶函数，如上面的foo函数和foo1函数。

其次要理解变量的作用域，即LEGB

L——Local，局部变量，E——Enclosing，嵌套的父级函数局部变量，G——Global，全局变量，B——Build-in，系统模块固定的变量。

变量的查找顺序是L——>E——>G——>B.

第三要理解闭包的概念。

 对于上面的函数，外层outer()函数内定义了一个内部函数inner()，outer返回的是inner，对于返回的inner函数来说，按照前面的作用域LEGB原则，f，即返回的inner函数是无法访问outer函数的局部变量x的，但是，这种写法inner就能访问，这叫做闭包。即返回的内部函数能够访问一个外部变量。闭包=函数块+定义函数时的环境

装饰器的引入

有很多开发完毕的函数，已经被大量使用，如有一个函数：

def foo():
    print('foo func...')

现在想给这个函数加一个功能，计算这个函数的运行时间，一个办法是直接修改foo函数：

import time
def foo():
    start = time.time()
    print('foo func...')
    end = timt.time()
    print('执行时间 %s' % (end-start))

这种方法虽然实现了功能，但是对于已经发布大量使用的函数，是不能这样的修改的。一个原则：开放封闭原则，对修改源代码封闭，对在不修改源代码的前提下对扩展开放。因为原函数已经大量在生产环境应用，直接修改源代码增加功能，代价太大，无法承受。另一方面，如果多个函数都要增加这个功能，如还有一个函数bar，也要增加一个计算运行时间的功能，按上面的写法;

import time
def bar():
    start = time.time()
    print('bar func...')
    end = timt.time()
    print('执行时间 %s' % (end-start))

代码会大量重复。解决重复的方法，就是重复的代码再写成一个函数。

def showtime():
    start = time.time()
    foo()
    end = timt.time()
    print('执行时间 %s' % (end-start))

这样，就实现了功能。但是这只能测试一个foo函数，要测试任意函数，修改如下：

def showtime(func):
    start = time.time()
    func()
    end = timt.time()
    print('执行时间 %s' % (end-start))

按照前面的高阶函数，函数名可以作为参数传递，将showtime的参数设为函数名，想测试哪个函数，就将哪个函数名传进去。

现在功能是实现了，但是我们原来的本意是对原函数扩展功能，上面的实现方法，实际上是新定义了一个函数，其他调用原函数的程序要想使用这个功能，需要大量修改程序，这就改变了函数的调用方式。我们想要的是函数名不变而功能实现，即调用方式不能变。

现在的需求就是我的调用还是foo()，但实现的是showtime(foo)这个功能。

将showtime函数进行修改：

def showtime(func):
    def inner():
        start = time.time()
        func()
        end = timt.time()
        print('执行时间 %s' % (end-start))
    return inner

foo = showtime(foo)  #返回的是inner函数的引用。
foo()   #这其实就是执行inner()函数，inner函数是一个闭包函数，所以它可以在脱离showtime函数后，依然能够使用外部的变量，这里就是func这个参数变量。

要特别注意的是理解：foo = showtime（foo），赋值运算是先计算等号右边的式子，在进行赋值，所以先运行showtime（foo），这个foo是原函数，即这个foo是原函数的引用。赋值操作发生后，foo变成了inner的引用。这里有些混乱的是inner中的func()，字面上还应该是foo，指向的源foo函数的引用，调用的foo()，这个foo是inner。

这里showtime函数就是一个装饰器函数。

如果要扩展其他函数功能，如bar函数，只要：

bar = showtime（bar）
bar（）

源函数没有改变，调用方式也没有改变。

python对装饰器的解决方法：

python将bar=showtime（bar）改为在函数上方加上@showtime来解决：

@showtime
def bar():
    print('bar func...')

 再研究一下bar=showtime（bar）：

由于函数也是一个对象，而且函数对象可以被赋值给变量，所以，通过变量也能调用该函数。

函数对象有一个__name__属性，可以拿到函数的名字：

经过装饰器装饰后的函数，实际是函数名与源函数名相同，但是__name__是一个装饰器中的闭包函数，这里是inner。 

对于装饰器，使用的是@showtime，相当于bar=showtime（bar），showtime是有参数的，这个参数f实际传入的就是紧跟@showtime后的def定义的函数名。

如果我们要装饰的函数带有参数，如：

def myadd(a,b):
    print(a+b)

或者一个参数不固定的函数

def myadd1（*a,**b）

对于第一种，需要修改inner的参数：

第二种：

以上是对原函数，即功能函数加参数，同时要在inner中增加相应的参数。

新需求，现在在计算运行时间的同时，还要进行日志操作。但是只是对部分函数要求进行日志操作。

上面的方法不行，因为所有的函数加装饰器后都运行了loger，想要针对不同函数运行不同的装饰功能，需要加一个参数进行控制，是否可以在showtime上加呢？如下：

def showtime（f,flag）,这是不可以的，因为装饰器的使用是是固定的@showtime，不带参数的，修改showtime如下：

 

 

这里关键是理解@log('T'),这一句是要先执行log（‘T’），log返回的是showtime，最后就变成了@showtime，此时与前面不同的是，showtime中代入了flag参数，又是一个闭包。 

 运行结果：