如何在Python中使用装饰器给函数添加额外的功能？

在Python中，装饰器是一种允许我们向函数添加额外功能的高级技术。装饰器本质上是一个函数，它接受一个函数作为参数，并返回另一个函数作为结果。在下面的文章中，我们将学习如何使用装饰器来给函数添加额外的功能。

首先，让我们来看一个简单的示例，展示了如何定义和使用装饰器：

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

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

say_hello()

在这个示例中，my_decorator 是一个装饰器函数，它接受一个函数作为参数 func，并返回内部函数 wrapper。在 wrapper 函数中，我们可以添加额外的功能，比如在函数执行前后打印一些信息。

使用装饰器时，我们使用 @ 符号将装饰器应用到函数上。在上述示例中的 say_hello 函数定义之前的 @my_decorator 部分就是将装饰器应用到 say_hello 函数上。

当我们调用 say_hello 函数时，装饰器 my_decorator 对其进行了修改。它首先打印出 "Before function execution"，然后调用原始的 say_hello 函数，最后打印出 "After function execution"。

这就是一个简单的装饰器示例。接下来，让我们更深入地了解装饰器的一些常见应用场景。

1. 计时装饰器

计时装饰器可以用于测量函数执行的时间。下面是一个计时装饰器的示例：

import time

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        execution_time = end_time - start_time
        print(f"Function executed in {execution_time} seconds")
        return result
    return wrapper

@timer
def long_running_function():
    # 模拟一个长时间运行的函数
    time.sleep(5)

long_running_function()

在这个示例中，我们定义了一个计时装饰器 timer，它记录了函数执行所需的时间。在 wrapper 函数中，我们通过调用 time.time() 获取函数开始和结束的时间戳，并计算出所需的执行时间。

使用 @timer 装饰器将计时功能应用到 long_running_function 上后，当我们调用 long_running_function 时，装饰器将计算并打印出函数的执行时间。

2. 权限验证装饰器

权限验证是一个常见的应用场景，我们可以使用装饰器来确保只有特定权限的用户可以执行某些函数。下面是一个简单的权限验证装饰器示例：

def require_permission(permission):
    def decorator(func):
        def wrapper():
            if check_permission(permission):
                return func()
            else:
                print("You don't have permission to access this function")
        return wrapper
    return decorator

def check_permission(permission):
    # 检查用户权限的函数
    return True

@require_permission("admin")
def admin_function():
    print("This is an admin function")

admin_function()

在这个示例中，我们定义了一个装饰器函数 require_permission，它接受一个参数 permission。在 wrapper 函数中，我们使用 check_permission 函数来检查用户是否有权限执行该函数。如果权限验证通过，则调用原始的函数，否则打印出权限不足的提示信息。

在 admin_function 上使用装饰器 @require_permission("admin") 将权限验证应用到该函数上。当我们调用 admin_function 时，装饰器将检查用户权限并相应地执行函数。

这只是一些使用装饰器的示例，实际上，我们可以根据需要创建各种不同功能的装饰器。使用装饰器可以帮助我们更清晰、更灵活地组织和扩展代码，使功能的复用更加简单。