Python中的装饰器函数

装饰器函数是Python中一种非常有用的功能，它可以用来修改已有函数的行为或者添加新的功能。装饰器函数本质上是一个高阶函数，它接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数。

装饰器函数的主要作用是在不必修改已有函数的源代码的情况下，为其添加新的功能。比如，我们可以使用装饰器函数来给已有函数添加日志记录、性能测试、权限验证等功能。

一个简单的装饰器函数可以通过定义一个闭包来实现。闭包是指在一个函数内部定义另外一个函数，并返回它的引用。在闭包中，我们可以访问到包裹函数的局部变量，这样就可以实现对函数的一些改造。

下面是一个简单的装饰器函数的例子：

def logger(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print('Calling function:', func.__name__)
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@logger
def add(x, y):
    return x + y

print(add(2, 3))

在这个例子中，我们定义了一个logger装饰器函数，它接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数中先打印日志，然后再调用被装饰的函数。在add函数定义的前面使用@logger装饰器语法，相当于执行了add = logger(add)，即将add函数作为参数传给logger函数，返回的结果再赋值给add函数。

当我们调用add函数时，实际上调用的是wrapper函数。wrapper函数会先打印日志，并调用被装饰的add函数，然后返回add函数的结果。

通过装饰器函数，我们可以在不修改add函数源代码的情况下，实现了对add函数的改造，添加了日志功能。

装饰器函数还可以接收参数，这样可以在装饰器函数中动态地改变装饰器的行为。例如，我们可以定义一个带参数的装饰器函数，用于限制函数的调用次数：

def limit_calls(max_calls):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            if wrapper.count < max_calls:
                wrapper.count += 1
                return func(*args, **kwargs)
            else:
                raise ValueError('Function has been called maximum number of times.')
        wrapper.count = 0
        return wrapper
    return decorator

@limit_calls(3)
def greet(name):
    print('Hello,', name)

greet('Alice')
greet('Bob')
greet('Charlie')
greet('Dave')

在这个例子中，我们定义了一个带参数的装饰器函数limit_calls，它接收一个参数max_calls，表示函数的最大调用次数。在装饰器函数内部，我们定义了一个闭包decorator，它接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。在wrapper函数中，我们使用了一个变量count来记录已经调用的次数。在每次调用函数之前，我们先判断count的值，如果小于max_calls，则进行函数调用并增加count的值；否则，抛出一个ValueError异常。

通过在函数定义的前面加上@limit_calls(3)，我们给greet函数应用了一个最多只能调用3次的限制。当我们调用greet函数4次时，会抛出一个ValueError异常。

以上只是装饰器函数的一个简单应用，实际上装饰器函数的功能非常强大，可以实现很多复杂的功能。使用装饰器函数，我们可以提高代码的复用性，减少代码的重复编写，并且可以动态地添加和修改函数的行为。因此，在Python中，装饰器函数是一种非常重要和常用的工具。