函数式编程中的装饰器：Python函数修饰器指南

函数式编程是近年来越来越受到欢迎的一种编程方式，它重视函数的纯函数特性，强调函数的不变性和可复用性。而Python作为一门动态类型的脚本语言，也支持函数式编程的特点。Python中的函数修饰器就是其中的一项重要特征，本文将详细介绍Python函数修饰器的概念、应用及实现。

一、什么是Python函数修饰器？

函数修饰器是一种特殊的Python函数，可以被用来增强其他函数的功能或者修改函数的行为。Python函数修饰器是一种语法糖，使得代码的语义更加清晰，并增加了代码的可读性和可维护性。

Python函数修饰器的定义形式如下：

@decorator
def function(args):
	#function body

其中，decorator为修饰器函数，该函数接收一个函数作为参数，并返回一个被修饰后的函数。

例如，在以下的代码中，@app.route()就是一个函数修饰器：

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def index():
	return 'Hello World'

if __name__ == '__main__':
	app.run()

二、Python函数修饰器的应用案例

Python函数修饰器可以用于很多场景，以下是几个常见的应用案例：

1. 计时器

可以使用Python函数修饰器来实现一个简单的计时器，统计函数的运行时间。代码实现如下：

import time

def time_it(func):
	def wrapper(*args, **kwargs):
		start = time.time()
		result = func(*args, **kwargs)
		end = time.time()
		print('函数 {} 运行时间： {}'.format(func.__name__, end-start))
		return result
	return wrapper

@time_it
def long_task(n):
	time.sleep(n)
	
if __name__ == '__main__':
	long_task(3)

运行以上代码，将会输出以下结果：

函数 long_task 运行时间： 3.000227928161621

2. 权限管理

在Web应用中，需要对用户的权限进行管理，可以使用Python函数修饰器来实现权限管理。例如：

def check_user_level(level):
	def outerwrapper(func):
		def innerwrapper(*args, **kwargs):
			if current_user.level < level:
				return render_template('error.html', message='Permission denied')
			else:
				return func(*args, **kwargs)
		return innerwrapper
	return outerwrapper

@admin.route('/delete/<int:id>')
@check_user_level(10)
def delete_post(id):
	#delete post

以上代码中，check_user_level修饰器会检查当前用户的等级是否高于10，如果低于10则返回错误信息，否则允许执行该函数。

3. 缓存

在一些需要频繁读取不变数据的应用场景中，可以使用Python函数修饰器来实现缓存功能。

def cache(func):
	cache_dict = {}
	def wrapper(*args, **kwargs):
		key = str(args) + str(kwargs)
		if key in cache_dict:
			return cache_dict[key]
		else:
			result = func(*args, **kwargs)
			cache_dict[key] = result
			return result
	return wrapper

@cache
def get_data_from_db(id):
	#query database and return data

以上代码中，get_data_from_db函数会将查询结果进行缓存，当需要再次查询相同的数据时，将不会再去查询数据库，而是直接使用缓存中的数据。

三、Python函数修饰器的实现

Python函数修饰器实现的本质是一个高阶函数，它接收一个函数作为参数，并返回一个被修饰后的函数。

以下是一个简单的Python函数修饰器实现，用于输出函数的运行时间：

import time

def time_it(func):
	def wrapper(*args, **kwargs):
		start = time.time()
		result = func(*args, **kwargs)
		end = time.time()
		print('函数 {} 运行时间： {}'.format(func.__name__, end-start))
		return result
	return wrapper

@time_it
def long_task(n):
	time.sleep(n)
	
if __name__ == '__main__':
	long_task(3)

以上代码中，time_it函数就是一个Python函数修饰器，在函数内部定义了一个wrapper函数，并在wrapper函数中添加了计时器的功能。

总结：

Python函数修饰器是函数式编程中的一项重要特性，可以用于增强函数的功能和修改函数的行为。Python函数修饰器的定义形式为“@decorator”，其中decorator为修饰器函数，接收一个函数作为参数，并返回一个被修饰后的函数。Python函数修饰器有很多实现方式，它可以用于实现计时器、权限管理、缓存等常见的应用场景，可以提高程序的可读性和可维护性。