编写装饰器函数以改变Python函数的行为

装饰器是一种很有意思的Python语言特性，可以让我们在不改变原有代码的基础上，改变函数的行为。装饰器本质上是一个函数，它接收一个函数作为参数，并且返回一个新的函数。

下面我们来看一个简单的装饰器函数，它可以在每次调用函数的时候输出一行信息：

def print_call(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Calling function: ", func.__name__)
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@print_call
def say_hello(name):
    print(f"Hello, {name}!")

say_hello("John")

在这里，我们定义了一个名为print_call的装饰器函数，它接收一个函数作为参数func，并且返回一个新的函数wrapper。在wrapper函数中，我们先输出了一行信息，告诉我们正在调用哪个函数，然后再返回原有函数func的执行结果。

然后我们在say_hello函数前面加上了一个@print_call的注解，这样说say_hello函数就会被print_call装饰器函数装饰。

如果我们运行上面的代码，你会看到输出了一行信息：

Calling function: say_hello
Hello, John!

这样，我们就实现了一个简单的装饰器函数，它可以在每次调用函数的时候输出一行信息。

接着，我们来看一下更复杂的装饰器函数。假设我们有一个Web应用程序，我们需要对所有请求进行身份验证。我们可以使用装饰器函数来实现这个功能：

from functools import wraps
from flask import request, abort

def require_auth(func):
    @wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if not is_authenticated(request):
            abort(401)
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@app.route('/api')
@require_auth
def api():
    return "This is the API."

在这个装饰器函数中，我们先使用了functools.wraps装饰器将原有函数的元信息拷贝到新函数中。然后，我们在wrapper函数中进行了身份验证。如果用户没有通过身份验证，我们返回了状态码为401的HTTP响应。否则，我们返回原函数的执行结果。

接着，我们在api函数前面加上了一个@require_auth的注解，这样api函数就会被require_auth装饰器函数装饰。

通过这个装饰器函数，我们可以确保在访问API时，所有请求都已通过身份验证。这个特性在开发Web应用程序时非常有用。

在Python中，装饰器还可以带有额外的参数。例如，我们可以编写一个retry装饰器函数，用于在函数执行失败时进行重试：

import time

def retry(max_attempts):
    def decorator(func):
        @wraps(func)
        def wrapper(*args, **kwargs):
            attempts = 0
            while attempts < max_attempts:
                try:
                    return func(*args, **kwargs)
                except Exception:
                    time.sleep(1)
                    attempts += 1
            raise Exception("Max attempts reached")
        return wrapper
    return decorator

@retry(max_attempts=3)
def fail_sometimes():
    if random.random() < 0.5:
        raise Exception("Oops")
    else:
        return "Success!"

在这个例子中，我们定义了一个retry装饰器函数，在它内部定义了一个decorator函数。decorator函数接收一个函数作为参数，并且返回一个新的函数wrapper。在wrapper函数中，我们使用一个循环来尝试执行原函数，最多尝试max_attempts次。如果执行成功，我们就直接返回原函数的执行结果。如果执行失败，我们就休息一秒钟，然后尝试再次执行。如果尝试次数超过max_attempts，我们就抛出一个异常。

然后，我们在fail_sometimes函数前面加上了一个@retry(max_attempts=3)的注解，这样fail_sometimes函数就会被retry装饰器函数装饰。这个特性在处理不稳定的网络连接时非常有用。

以上是Python中装饰器的简单介绍，通过装饰器函数，我们可以改变函数的行为而不影响原有代码。因此，装饰器函数是一种非常灵活的工具，可以实现各种各样的功能。需要注意的是，在应用装饰器函数时，我们需要理解装饰器函数的工作原理，并且十分小心地避免潜在的错误。