如何创建和使用Python带参数的装饰器

装饰器是Python中一种非常强大且流行的编程技术。在Python中，装饰器是一种函数，它可以接受一个函数作为输入，然后返回一个新的函数作为输出。返回的新函数可能包含对传入函数的修改或增强。这种技术通常用于在函数调用前后进行一些必要的操作，例如日志记录，性能统计，异常处理等。

在本文中，我们将重点介绍如何创建和使用Python带参数的装饰器。带参数的装饰器可为我们提供更大的灵活性和控制，可以应用于更广泛的场景。

1. 创建带参数的装饰器

要创建带参数的装饰器，我们需要在装饰器函数中添加一个额外的包装器函数。这个包装器函数将接受函数参数，并返回一个装饰器函数。为了更好的理解，我们来看一下例子：

def repeat(num):
    def my_decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            for i in range(num):
                func(*args, **kwargs)
        return wrapper
    return my_decorator

在上面的代码中，我们定义了一个名为repeat的装饰器函数，它接受一个整数参数num。在repeat函数内部，我们定义了一个名为my_decorator的包装器函数。这个包装器函数接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数包含我们要做的所有操作，它使用for循环执行传入的函数num次。

最后，我们返回my_decorator函数作为装饰器函数，这个装饰器函数将接受一个函数作为参数，并使用传入的参数num调用my_decorator函数生成一个新的装饰器。

2. 使用带参数的装饰器

现在我们已经定义了一个带参数的装饰器，那么如何使用它呢？和使用无参数装饰器一样，我们只需要在要装饰的函数定义前加上@decorator语法即可。

@repeat(num=3)
def say_hello(name):
    print("Hello, {}".format(name))

say_hello("Alice")

在上面的代码中，我们使用@repeat(num=3)装饰器装饰say_hello函数，这意味着我们要重复执行say_hello函数3次。执行上述代码，将会输出以下内容：

Hello, Alice
Hello, Alice
Hello, Alice

这里我们使用num=3指定了装饰器的参数，如果不指定参数，则会使用默认值。装饰器参数的使用方法和在函数调用时使用关键字参数类似。

3. 带参数装饰器的应用

有了带参数的装饰器，我们可以更容易地控制装饰器的行为，例如日志记录，性能统计，异常处理等等。下面是一些其他的示例：

import time

def time_it(num=1):
    def my_decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            total_time = 0
            for i in range(num):
                start_time = time.time()
                result = func(*args, **kwargs)
                end_time = time.time()
                total_time += (end_time - start_time)
            print("Average execution time: {} seconds".format(total_time/num))
            return result
        return wrapper
    return my_decorator

@time_it(num=5)
def myfunc():
    time.sleep(1)

myfunc()

在上面的例子中，我们定义了一个时间测量装饰器time_it，它可以测量函数的平均运行时间。使用time_it(num=5)装饰器装饰myfunc函数，可以测量myfunc的平均运行时间。执行上述代码，将会输出以下内容：

Average execution time: 1.0005693435668945 seconds

还可以使用带参数的装饰器来进行输入验证或输出过滤等操作。下面是一个简单的例子，用于确保函数返回的所有字符串均为小写格式：

def ensure_lower(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        result = func(*args, **kwargs)
        if isinstance(result, str):
            return result.lower()
        if isinstance(result, list):
            return [item.lower() for item in result]
        return result
    return wrapper

@ensure_lower
def say_hello(name):
    return "Hello, " + name

@ensure_lower
def get_words():
    return ["Apple", "Orange", "Banana"]

print(say_hello("Bob"))
print(get_words())

在上面的例子中，我们定义了一个名为ensure_lower的装饰器，它接受一个函数作为参数并返回一个新函数。这个新函数会将函数的返回值转换为小写格式，例如，返回字符串的小写形式或列表中所有字符串的小写形式。使用@ensure_lower装饰器装饰say_hello和get_words函数，将确保它们返回的值小写。

执行上述代码，将会输出以下内容：

hello, bob
['apple', 'orange', 'banana']

4. 总结

带参数的装饰器是Python中一种非常强大且灵活的编程技术。带参数的装饰器允许我们更容易地控制装饰器的行为，可以应用于更广泛的场景。在实际应用中，我们可以使用带参数的装饰器来实现日志记录，性能统计，输入验证，输出过滤等操作，可以更好地提高代码的可重用性和可维护性。