在Python中使用装饰器来修改函数行为

装饰器是一种在编程中常用的技术，可以用来修改函数的行为。在Python中，一个装饰器其实就是一个函数，它可以接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数，而被修饰的函数则会被包装或者重新定义，从而实现了修改函数行为的目的。

装饰器可以增强函数的功能，使得一个函数可以在不修改原有代码的情况下实现新的功能，比如添加缓存、记录日志、权限检查等等。下面我们将详细介绍在Python中使用装饰器来修改函数行为的方法。

1、添加缓存

使用装饰器可以很方便地为函数添加缓存功能。例如，下面是一个简单的斐波那契数列函数：

def fib(n):
    if n < 2:
        return n
    return fib(n-1) + fib(n-2)

这个函数会不断地递归计算前两个数字的和，但是当n比较大时，每次计算都需要耗费很长时间。为了避免重复计算，我们可以为这个函数添加缓存功能：

def memoize(fn):
    cache = {}
    def wrapper(*args):
        if args not in cache:
            cache[args] = fn(*args)
        return cache[args]
    return wrapper

@memoize
def fib(n):
    if n < 2:
        return n
    return fib(n-1) + fib(n-2)

这个装饰器会在计算之前先检查缓存，如果缓存中已经有计算结果，则直接返回缓存中的结果，避免了重复计算。

2、记录日志

除了添加缓存，我们还可以使用装饰器来记录函数的调用信息，比如函数执行时间、调用次数等等。例如下面的装饰器可以记录函数的执行时间：

import time

def timethis(fn):
    def wrapper(*args):
        start = time.perf_counter()
        result = fn(*args)
        end = time.perf_counter()
        print('{} took {:.3f} ms'.format(fn.__name__, (end-start)*1000))
        return result
    return wrapper

@timethis
def count_to(n):
    for i in range(n):
        pass

count_to(100000)

这个装饰器会在函数执行前记录开始时间和结束时间，并输出函数执行时间。

3、权限检查

另外一个常见的功能是权限检查。我们可以在函数的前面添加一个装饰器，检查函数调用者是否具有执行该函数的权限。

import functools

def permission_required(permission):
    def decorator(func):
        @functools.wraps(func)
        def wrapper(*args, **kwargs):
            if not has_permission(permission):
                raise PermissionError('Permission denied')
            return func(*args, **kwargs)
        return wrapper
    return decorator

@permission_required('delete')
def delete_file(filename):
    os.remove(filename)

这个装饰器会检查函数调用者是否具有‘delete’权限，如果没有则抛出PermissionError异常。

总结

以上是Python中使用装饰器来修改函数行为的一些常见方法。当我们需要对已有的函数进行扩展或修改时，使用装饰器可以减少代码的重复，并简化代码的编写。所以，了解装饰器的使用方法是Python开发必备技能之一。