Python中的装饰器 - 如何使用装饰器来装饰函数

Python中的装饰器是一种非常实用的技术，可以减小代码复杂度，提高代码复用性。装饰器可以作用于函数、类和方法等对象上，本文将重点讲解如何使用装饰器来装饰函数。

1. 装饰器的定义和语法

装饰器是Python语言中的一种设计模式，可以在不改变原函数定义的情况下，对函数进行扩展和修改。装饰器本身是一个函数（实际上，任何可调用的对象都可以作为装饰器），它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。使用装饰器来装饰函数的语法如下所示：

@decorator
def function():
    pass

其中decorator是一个装饰器函数，它可以对function进行处理。

2. 最简单的装饰器示例

下面我们来看一个最简单的装饰器示例：

def trace(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"Calling {func.__name__}() with {args}, {kwargs}")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@trace
def some_func(a, b):
    return a + b

result = some_func(3, 5)
print(result)

在这个示例中，我们定义了一个trace函数，它接受一个函数作为参数，返回一个新的函数wrapper。wrapper函数用来输出调用信息，并调用传入的函数。最后，在some_func函数前面加上了@trace修饰符，相当于执行了some_func = trace(some_func)，从而使得some_func函数被trace装饰器装饰。

3. 带参数的装饰器

如果我们希望装饰器本身接受一些参数，那么我们需要在定义装饰器函数时，再套一层函数，用来接收参数。下面的示例展示了如何实现带参数的装饰器：

def greet(name):
    def wrapper(func):
        def inner(*args, **kwargs):
            print(f"Hello, {name}!")
            return func(*args, **kwargs)
        return inner
    return wrapper

@greet("John")
def say_hello():
    print("Hello, world!")

say_hello()

这个示例中，greet函数接受一个name参数，返回一个wrapper函数。wrapper函数用来接收传入的函数，返回一个新的函数inner。inner函数用来输出个性化问候语，并调用传入的函数。最后，在say_hello函数前面加上了@greet("John")修饰符，相当于执行了say_hello = greet("John")(say_hello)，从而使得say_hello函数被greet装饰器装饰。

4. 多个装饰器的组合

在Python中，可以将多个装饰器按顺序应用于同一个函数。例如，下面的示例中，我们将两个装饰器分别应用于一个函数：

def uppercase(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        return func(*args, **kwargs).upper()
    return wrapper

def bold(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        return f"<b>{func(*args, **kwargs)}</b>"
    return wrapper

@uppercase
@bold
def say_hello():
    return "Hello, world!"

print(say_hello())

在这个示例中，我们定义了两个装饰器uppercase和bold，分别对传入的函数实现字符串大写和加粗。然后，在say_hello函数前面，我们使用了两个修饰符@uppercase和@bold，相当于先对say_hello函数应用了uppercase装饰器，再对结果应用bold装饰器。

5. 带参数的多个装饰器的组合

如果我们希望组合带参数的装饰器，那么需要在多层函数之间传递参数。下面的示例展示了如何实现带参数的多个装饰器的组合：

def greet(name):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            return func(*args, **kwargs).replace("world", name)
        return wrapper
    return decorator

def bold(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        return f"<b>{func(*args, **kwargs)}</b>"
    return wrapper

@greet("John")
@bold
def say_hello():
    return "Hello, world!"

print(say_hello())

这个示例中，greet函数接受一个name参数，返回一个decorator函数。decorator函数接受一个函数作为参数，返回一个wrapper函数。wrapper函数用来对传入的函数进行字符串替换。然后，在say_hello函数前面，我们使用了修饰符@greet("John")和@bold，相当于先对say_hello函数应用了greet("John")装饰器，再对结果应用bold装饰器。