Python中的装饰器：用来扩展函数的功能，例如计时、日志记录等等

装饰器是Python中一种非常强大的语法结构，它可以用来扩展函数的功能，例如计时、日志记录等等。装饰器是一种函数，它接受另一个函数作为参数，并返回一个新函数，新函数通常会对原有的函数进行加强或改进。使用装饰器的好处是可以将代码逻辑分离，将复杂的功能封装在装饰器中，让函数变得简单清晰。

在Python中，装饰器使用@符号进行定义，例如下面的代码：

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

@log
def myfunc():
    print("Hello, World!")

myfunc()

这个例子中，@log表示在对myfunc()函数进行装饰。装饰的过程是，将myfunc()函数传递给log()函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper()。在wrapper()函数中，首先输出了函数的调用名称，然后调用了原有的函数myfunc()。因此，执行myfunc()时，不仅会输出“Hello, World!”，还会输出“Calling function myfunc”。

这个例子只是装饰器的一个简单示例。在实际应用中，装饰器的功能可以非常丰富。下面介绍几种常用的装饰器：

1. 计时装饰器

计时装饰器用于记录函数的执行时间，如下所示：

import time

def timeit(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print(f"Function {func.__name__} took {end-start:.2f}s to execute.")
        return result
    return wrapper

@timeit
def myfunc():
    time.sleep(1)
    print("Hello, World!")

myfunc()

这个装饰器使用了time模块，记录了函数的开始时间和结束时间，并计算了函数的执行时间。当调用myfunc()函数时，会输出“Function myfunc took 1.00s to execute。”。

2. 缓存装饰器

缓存装饰器用于优化某些复杂函数的性能，例如递归斐波那契数列函数。这个函数的计算开销非常大，因此可以将已计算过的中间结果缓存下来，避免重复计算，提高程序效率。如下所示：

def memoize(func):
    cache = {}
    def wrapper(*args):
        if args in cache:
            return cache[args]
        else:
            result = func(*args)
            cache[args] = result
            return result
    return wrapper

@memoize
def fibonacci(n):
    if n in (0, 1):
        return n
    else:
        return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

print(fibonacci(10))

这个装饰器通过使用一个字典dict来缓存已求得的中间结果，如果下次需要求相同的结果，则直接从缓存中取出，避免了重复计算。对于fibonacci(10)函数调用，需要计算fibonacci(9)和fibonacci(8)两个结果，而这两个结果在缓存中已经存在，因此可以避免重复计算。

3. 日志装饰器

日志装饰器用于记录函数的执行过程及结果，便于程序调试和性能分析。如下所示：

def logger(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f"Function {func.__name__} was called with args {args} and kwargs {kwargs} and returned {result}")
        return result
    return wrapper

@logger
def myfunc(x, y, z=0):
    return x * y + z

myfunc(4, 5, z=6)

这个装饰器在函数执行前和执行后输出相关信息，方便调试和性能分析。执行myfunc(4, 5, z=6)时，输出“Function myfunc was called with args (4, 5) and kwargs {'z': 6} and returned 26”。

总之，装饰器是一种非常实用的Python语法结构，它可以用来扩展函数的功能，方便代码编写和调试。相信在日常Python开发中，装饰器会成为开发者的得力助手。