Python中的装饰器函数及其使用方法

装饰器是Python中一种使用比较广泛的高级语法和特性，它主要用于给已有函数或类添加额外的功能，并且不需要修改原有代码。装饰器函数是一个接受一个函数作为参数并返回一个新函数的函数。

在Python中定义一个装饰器函数非常简单，只需在函数定义前加上@装饰器函数名即可。下面是一个简单的例子，演示了如何定义和使用装饰器函数：

def logger(func):  # 定义一个装饰器函数
    def wrapper(*args, **kwargs):  # 定义一个嵌套函数
        print('开始执行函数:', func.__name__)
        result = func(*args, **kwargs)  # 执行原函数
        print('函数执行完毕')
        return result
    return wrapper

@logger  # 使用装饰器
def add(x, y):  # 被装饰的函数
    return x + y

print(add(1, 2))  # 输出: 开始执行函数: add, 函数执行完毕, 3

这个例子中，我们定义了一个名为logger的装饰器函数，该函数接受一个函数作为参数，并返回一个新函数wrapper。wrapper函数在调用原函数func前后分别打印一些日志信息。

在使用装饰器时，只需在被装饰的函数定义前加上@logger即可。这样，当我们调用add函数时，实际上是调用了装饰器函数返回的wrapper函数，从而实现了给add函数添加额外功能的目的。

装饰器函数可以带有参数，这样可以进一步定制装饰器的行为。下面是一个带有参数的装饰器函数的例子：

def throttle(max_calls):  # 定义一个带参数的装饰器函数
    def decorator(func):  # 定义一个嵌套函数
        calls = 0

        def wrapper(*args, **kwargs):  # 定义一个嵌套函数
            nonlocal calls
            if calls >= max_calls:
                raise Exception(f'函数 {func.__name__} 调用次数超过限制')
            calls += 1
            return func(*args, **kwargs)  # 执行原函数
        return wrapper
    return decorator

@throttle(3)  # 使用装饰器，设置最大调用次数为3
def greet(name):  # 被装饰的函数
    print(f'Hello, {name}!')

greet('Alice')  # 输出: Hello, Alice!
greet('Bob')  # 输出: Hello, Bob!
greet('Charlie')  # 输出: Hello, Charlie!
greet('Dave')  # 抛出异常: 函数 greet 调用次数超过限制

在这个例子中，我们定义了一个带有参数max_calls的装饰器函数throttle。该函数返回一个新的嵌套函数decorator，该函数在每次调用被装饰的函数前会检查调用次数是否超过了max_calls的限制。

在使用装饰器时，可以通过在装饰器函数后加上参数的方式来传递参数，比如@throttle(3)。这样，当我们调用greet函数时，实际上是调用了装饰器函数返回的wrapper函数，从而实现了限制函数调用次数的目的。

除了使用@装饰器函数名的语法糖外，装饰器函数还可以使用普通的函数调用方式进行使用。这种方式更灵活，可以在装饰器内部定义更多的逻辑。下面是一个使用普通函数调用方式的装饰器函数的例子:

def logger(func):  # 定义一个装饰器函数
    def wrapper(*args, **kwargs):  # 定义一个嵌套函数
        print('开始执行函数:', func.__name__)
        result = func(*args, **kwargs)  # 执行原函数
        print('函数执行完毕')
        return result
    return wrapper

def add(x, y):  # 被装饰的函数
    return x + y

add = logger(add)  # 使用装饰器

print(add(1, 2))  # 输出: 开始执行函数: add, 函数执行完毕, 3

在这个例子中，我们将被装饰的函数add传给装饰器函数logger，并将返回的新函数再赋值给add变量。这样，当我们调用add函数时，实际上是调用了装饰器函数返回的wrapper函数，从而实现了给add函数添加额外功能的目的。

总结来说，Python中的装饰器函数为我们提供了一种简洁方便的方式来为已有函数或类添加额外功能。我们可以通过使用@装饰器函数名的语法糖或普通函数调用方式来使用装饰器函数。同时，装饰器函数还可以带有参数，从而可以进一步定制装饰器的行为。