Python @函数装饰器及用法

Posted 2021-03-16 晨光曦微

1.函数装饰器的工作原理

函数装饰器的工作原理是怎样的呢？假设用 funA() 函数装饰器去装饰 funB() 函数，如下所示：

#funA 作为装饰器函数
def funA(fn):
    #...
    fn() # 执行传入的fn参数
    #...
    return '...'
@funA
def funB():
    #...

实际上，上面程序完全等价于下面的程序：

def funA(fn):
    #...
    fn() # 执行传入的fn参数
    #...
    return '...'
def funB():
    #...
    
funB = funA(funB)

通过比对以上 2 段程序不难发现，使用函数装饰器 A() 去装饰另一个函数 B()，其底层执行了如下 2 步操作：

1. 将 B 作为参数传给 A() 函数；
2. 将 A() 函数执行完成的返回值反馈回 B。

举个实例：

#funA 作为装饰器函数
def funA(fn):
    print("C语言中文网")
    fn() # 执行传入的fn参数
    print("http://c.biancheng.net")
    return "装饰器函数的返回值"
@funA
def funB():
    print("学习 Python")

程序执行流程为：
C语言中文网
学习 Python
http://c.biancheng.net

在此基础上，如果在程序末尾添加如下语句：

print(funB)

其输出结果为：

装饰器函数的返回值

显然，被“＠函数”修饰的函数不再是原来的函数，而是被替换成一个新的东西（取决于装饰器的返回值），即如果装饰器函数的返回值为普通变量，那么被修饰的函数名就变成了变量名；同样，如果装饰器返回的是一个函数的名称，怎么被修饰的函数名依然表示一个函数。

实际上，所谓函数装饰器，就是通过装饰器函数，在不修改原函数的前提下，来对函数的功能进行合理的扩充。

2.带参数的函数装饰器

在分析 funA() 函数装饰器和 funB() 函数的关系时，细心的读者可能会发现一个问题，即当 funB() 函数无参数时，可以直接将 funB 作为 funA() 的参数传入。但是，如果被修饰的函数本身带有参数，那应该如何传值呢？

比较简单的解决方法就是在函数装饰器中嵌套一个函数，该函数带有的参数个数和被装饰器修饰的函数相同。例如：

def funA(fn):
    # 定义一个嵌套函数
    def say(arc):
        print("Python教程:",arc)
    return say
@funA
def funB(arc):
    print("funB():", a)
funB("http://c.biancheng.net/python")

程序执行结果为：
Python教程: http://c.biancheng.net/python

这里有必要给读者分析一下这个程序，其实，它和如下程序是等价的：

def funA(fn):
    # 定义一个嵌套函数
    def say(arc):
        print("Python教程:",arc)
    return say
def funB(arc):
    print("funB():", a)
   
funB = funA(funB)
funB("http://c.biancheng.net/python")

如果运行此程序会发现，它的输出结果和上面程序相同。

显然，通过 funB() 函数被装饰器 funA() 修饰，funB 就被赋值为 say。这意味着，虽然我们在程序显式调用的是 funB() 函数，但其实执行的是装饰器嵌套的 say() 函数。

但还有一个问题需要解决，即如果当前程序中，有多个（≥ 2）函数被同一个装饰器函数修饰，这些函数带有的参数个数并不相等，怎么办呢？

最简单的解决方式是用 *args 和 **kwargs 作为装饰器内部嵌套函数的参数，*args 和 **kwargs 表示接受任意数量和类型的参数。举个例子：

def funA(fn):
    # 定义一个嵌套函数
    def say(*args,**kwargs):
        fn(*args,**kwargs)
    return say
@funA
def funB(arc):
    print("C语言中文网：",arc)
@funA
def other_funB(name,arc):
    print(name,arc)
funB("http://c.biancheng.net")
other_funB("Python教程：","http://c.biancheng.net/python")


运行结果为：
C语言中文网： http://c.biancheng.net
Python教程： http://c.biancheng.net/python

3. 函数装饰器可以嵌套

上面示例中，都是使用一个装饰器的情况，但实际上，Python 也支持多个装饰器，比如：

@funA
@funB
@funC
def fun():
    #...

上面程序的执行顺序是里到外，所以它等效于下面这行代码：

fun = funA( funB ( funC (fun) ) )