Python函数-如何使用装饰器扩展函数的功能

装饰器是Python中一个强大、灵活的功能扩展工具，可以通过它为函数添加额外的行为。在本文中，我将用一些例子演示如何使用装饰器扩展函数的功能。

首先，介绍一个最简单的装饰器例子，该装饰器可以统计函数的运行时间：

import time

def time_it(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print('function %s running time: %f seconds.' % (func.__name__, end_time - start_time))
        return result
    return wrapper

@time_it
def foo():
    time.sleep(2)
    print('Finished foo')

foo()

上面的例子中，定义了一个名为time_it的装饰器函数，它的参数是被装饰的函数func。在wrapper函数中，首先记录了函数的开始时间，然后调用被装饰的函数func，并获取其返回值。在函数执行结束后，再次记录当前时间并计算出函数的运行时间，并打印出来。最后返回函数的返回值。

装饰器的用法非常简单，只需在被装饰的函数之前加上@装饰器名即可。在上面的例子中，我们使用@time_it将foo函数装饰了起来。运行结果如下：

Finished foo
function foo running time: 2.002635 seconds.

我们可以看到，在foo函数执行结束后，还打印了函数的运行时间，这样就可以更好地了解函数的执行情况。

接下来，我们再来看一个常见的场景：在函数调用时进行参数检查。例如，我们要求一个函数的参数必须是正整数，否则就抛出一个异常。实现代码如下：

def check_int(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        for arg in args:
            if not isinstance(arg, int) or arg <= 0:
                raise ValueError('All arguments must be positive integers!')
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@check_int
def foo(a, b, c):
    print(a, b, c)

foo(1, 2, 3)
foo(1, -2, 3)
foo(1, 2, '3')

在上面的例子中，我们定义了一个名为check_int的装饰器函数，它的参数是被装饰的函数func。在wrapper函数中，首先对传递进来的参数进行检查，如果不符合要求就抛出异常，否则就调用被装饰的函数func。最后返回函数的返回值。

类似于上面例子中的使用方法，我们可以将foo函数装饰为必须是正整数的函数。运行结果如下：

1 2 3
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
  File "<input>", line 5, in wrapper
ValueError: All arguments must be positive integers!
Traceback (most recent call last):
  File "<input>", line 1, in <module>
  File "<input>", line 5, in wrapper
ValueError: All arguments must be positive integers!

可以看到，在传递了不符合要求的参数时，都抛出了异常，表示装饰器起到了作用。

除了上面的例子，装饰器还可以实现很多其它的功能，比如：缓存函数的返回值、记录函数调用次数、限制函数调用频率等等。在Python中，常用的装饰器还包括@classmethod、@staticmethod、@property等，它们分别用于定义类方法、静态方法和属性，并且都可以直接通过@符号使用。

当然，装饰器也有一些缺点，比较常见的是：装饰器不能继承，例如子类不能继承父类的装饰器；装饰器也不能动态修改函数的参数，例如我们不能在运行时根据需要添加或删除某个参数。这些限制都需要我们在实际使用中注意。

最后，装饰器是Python语言特有的一种功能，使用它可以让我们更加方便地扩展函数的功能。同时，我们也需要理解装饰器的本质，了解其优劣之处，才能更好地掌握它的使用方法。