Python中的函数装饰器：如何对现有函数进行修饰？

Python的函数装饰器是一种高级特性，它允许我们在不修改现有函数本身的情况下，修改函数的行为。Python中的函数装饰器是一个函数，它可以接受一个函数并返回一个新函数。装饰器可以用于修改函数的实现方式，也可以用于添加新功能，例如日志记录、性能监控和缓存等。

为了理解函数装饰器的工作原理，让我们从一个简单的例子开始。假设我们有一个函数“add”，用于添加两个数字并返回结果。现在我们想要增加一个功能，即记录函数的运行时间。我们可以创建一个装饰器函数“timed”，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数，该函数与原始函数具有相同的行为，但还会记录函数的运行时间。

import time

def timed(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print("Execution time:", end - start)
        return result
    return wrapper

@timed
def add(a, b):
    return a + b

result = add(1, 2)
print(result)

在这个例子中，我们定义了一个装饰器函数“timed”，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数“wrapper”。该函数使用time库记录函数的开始和结束时间，并在返回结果之前打印出函数的执行时间。然后，我们使用@timed语法将“add”函数修饰为“wrapped_add”函数。现在，当我们调用“wrapped_add”函数时，它将首先调用“timed”装饰器，然后将返回结果传递给我们。

Python中的函数装饰器可以用于修改函数的行为或添加新功能。以下是一些常见的用例：

1. 记录日志：函数装饰器可以用于记录函数的输入和输出值，以及其他有用的信息，如时间戳和函数名称等。

2. 记录性能：函数装饰器可以用于记录函数的执行时间和CPU使用情况，以便我们可以找出瓶颈和优化代码。

3. 验证输入：函数装饰器可以用于验证函数的输入，例如确保输入值的类型和范围，以避免出现错误。

4. 缓存结果：函数装饰器可以用于缓存函数的结果，以避免重复计算。这对于计算成本高的函数特别有用。

5. 添加重试逻辑：函数装饰器可以用于在函数执行失败时自动重试。

6. 延迟函数调用：函数装饰器可以用于延迟函数的执行，例如在输入经过一段时间后才调用函数。

总的来说，函数装饰器是Python中强大的高级特性之一。它们允许我们在不修改现有代码的情况下，扩展和修改函数的行为。可以使用装饰器来添加诸如日志记录、性能监控和缓存等功能，从而减少代码的复杂性并提高代码的可维护性。