Python函数的装饰器及应用示例

Python的装饰器是一种特殊的语法构造，用于在不改变被装饰函数源代码的情况下，为函数添加额外的功能。装饰器的作用是将函数作为参数传入一个高阶函数，然后返回一个新的函数，新的函数可以在不修改原函数的情况下添加额外的功能。下面将介绍Python函数的装饰器及应用示例。

Python的装饰器可以通过在定义函数时使用@符号来实现。下面是一个简单的装饰器示例：

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Before")
        func()
        print("After")
    return wrapper

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

say_hello()

运行以上代码的输出结果是：

Before
Hello
After

装饰器函数my_decorator接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。在包装函数wrapper中，先输出"Before"，然后调用原函数func，最后输出"After"。通过在say_hello函数定义上的@my_decorator，我们将say_hello函数传递给my_decorator函数，并将返回的wrapper函数替换原来的say_hello函数。因此，当我们调用say_hello函数时，实际上是调用了被装饰后的新函数wrapper。

装饰器的应用非常广泛，例如可以用于日志记录、计时、权限验证等场景。下面是一个用于计时的装饰器示例：

import time

def timing_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"Time elapsed: {end_time - start_time} seconds")
        return result
    return wrapper

@timing_decorator
def calculate_sum(n):
    sum_ = 0
    for i in range(n):
        sum_ += i
    return sum_

result = calculate_sum(1000000)
print(f"Sum: {result}")

运行以上代码的输出结果是：

Time elapsed: 0.06278467178344727 seconds
Sum: 499999500000

装饰器函数timing_decorator接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。在包装函数wrapper中，记录函数执行前的时间，然后调用原函数func并获取其返回值，最后记录函数执行后的时间，并输出时间差。通过在calculate_sum函数定义上的@timing_decorator，我们将calculate_sum函数传递给timing_decorator函数，并将返回的wrapper函数替换原来的calculate_sum函数。因此，当我们调用calculate_sum函数时，实际上是调用了被装饰后的新函数wrapper，并得到了计算结果和执行时间。

除了以上示例之外，装饰器还可以应用于很多其他场景，例如缓存函数结果、限制函数调用频率等。使用装饰器可以使代码更加简洁，可维护性更高。然而需要注意的是，装饰器会改变函数的调用方式和行为，因此在使用装饰器时需要仔细考虑其实际需求并做好测试。