Python装饰器：装饰器基础、装饰器应用、函数式编程

Python装饰器是一种高级编程技术，可以在不修改原始函数代码的情况下，为函数添加额外的功能或行为。装饰器可以增强函数的功能，例如添加缓存、授权、日志记录、性能测量等等。

装饰器基础

装饰器是通过Python的装饰器语法来实现的。在Python中，装饰器是一个callable对象，它接受一个函数作为参数，并返回修改后的函数或其他可调用对象。例如，以下是一个简单的装饰器，它将一个函数包裹在另一个函数中，并在函数调用前后输出一条消息：

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

@my_decorator
def my_function():
    print("Function is called")

my_function()

在这个例子中，我们定义了一个装饰器my_decorator，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper()函数在调用原始函数之前和之后输出一条消息。而在使用的时候，我们使用@my_decorator来装饰我们的函数my_function，实际调用的是wrapper函数。

装饰器应用

装饰器有很多广泛的应用场景。下面是一个例子，使用装饰器来增加函数的性能：

from time import time

def time_it(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time()
        print(f"Function {func.__name__} takes {end - start} seconds")
        return result
    return wrapper

@time_it
def my_function():
    for i in range(10000):
        pass

my_function()

在这个例子中，我们定义了一个装饰器time_it，它使用time()函数来测量函数的执行时间。在我们的函数my_function上使用@time_it，会自动在函数运行前和运行后测量时间，并输出测量结果。

函数式编程

装饰器也是函数式编程中的一个重要概念。函数式编程是一种编程范式，它强调使用函数作为主要的构建模块和抽象单元，以及避免共享状态和可变数据。装饰器可以用于函数式编程中定义和组合函数，例如：

def double_result(func):
    """Decorator that doubles the result of a function"""
    def wrapper(*args, **kwargs):
        return func(*args, **kwargs) * 2
    return wrapper

def add_five(func):
    """Decorator that adds 5 to the result of a function"""
    def wrapper(*args, **kwargs):
        return func(*args, **kwargs) + 5
    return wrapper

@double_result
@add_five
def my_function(x):
    return x

result = my_function(3)

print(result) # 11

在这个例子中，我们定义了两个装饰器double_result和add_five，它们分别可以将函数的输出结果加倍和加5。在使用装饰器时，我们可以按照需要的顺序组合它们以实现任何复杂的功能。在这里使用@double_result和@add_five对函数my_function进行装饰，实际调用顺序是double_result(add_five(my_function))，结果将是(3+5)*2=16。这个例子是函数式编程中函数组合的一个例子，可以通过简单的装饰器来实现复杂的功能。

总结

Python装饰器是一种高级编程技术，可以用于增强函数的功能和行为。装饰器基于Python的装饰器语法实现，可以在函数调用之前和之后添加代码。装饰器有很多广泛的应用场景，例如性能测量、缓存、授权和日志记录等等。另外，装饰器也是函数式编程中的一个重要概念，可以用于定义和组合函数。