Python @函数装饰器及用法(超级详细)

前面章节中,我们已经讲解了 Python 内置的 3 种函数装饰器,分别是 @staticmethod、@classmethod 和 @property,其中 staticmethod()、classmethod() 和 property() 都是 Python 的内置函数。

那么,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。

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

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) ) )

这里不再给出具体实例,有兴趣的读者可自行编写程序进行测试。

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