如何在Python中使用装饰器函数扩展其他函数的功能？

在Python中，装饰器（decorator）函数是一种特殊的函数，可以用来修改其他函数的功能。装饰器函数接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数，该新函数通常包装了原始函数的功能。使用装饰器可以方便地扩展现有函数，而不必修改它们的源代码。

下面是一个简单的装饰器函数的例子：

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Before function is called")
        func()
        print("After function is called")
    return wrapper

在这个例子中，my_decorator是一个装饰器函数，它接受一个函数作为参数func，并返回一个新的函数wrapper。在wrapper函数中，我们可以在调用原始函数之前和之后添加额外的功能。然后，我们可以使用装饰器函数来装饰其他函数，例如：

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

这段代码等价于：

def say_hello():
    print("Hello, world!")

say_hello = my_decorator(say_hello)

现在，当我们调用say_hello函数时，实际上是调用了装饰器返回的新函数wrapper。在这个新函数中，我们打印了一条在调用原始函数之前的消息，并在调用原始函数之后打印了一条消息。可以这样调用函数：

say_hello()

这会输出以下内容：

Before function is called
Hello, world!
After function is called

装饰器函数允许我们在不修改原始函数源代码的情况下扩展其功能。我们可以创建多个装饰器来对同一个函数进行装饰，并可以按照需要选择应用哪个装饰器。例如，我们可以创建一个用于计时的装饰器和一个用于错误处理的装饰器，然后在不同的情况下应用它们。

def timer_decorator(func):
    import time

    def wrapper():
        start_time = time.time()
        func()
        end_time = time.time()
        print("Execution time:", end_time - start_time)

    return wrapper

def error_handler_decorator(func):
    def wrapper():
        try:
            func()
        except Exception as e:
            print("An error occurred:", e)

    return wrapper

@timer_decorator
@error_handler_decorator
def say_hello():
    print("Hello, world!")
    raise ValueError("Something went wrong")

say_hello()

这会输出以下内容：

Hello, world!
An error occurred: Something went wrong
Execution time: 5.9604644775390625e-06

在这个示例中，我们定义了两个装饰器函数：timer_decorator和error_handler_decorator。timer_decorator用于计时，error_handler_decorator用于捕获并处理异常。然后，我们将这两个装饰器应用于say_hello函数。当调用say_hello函数时，首先会应用error_handler_decorator，然后再应用timer_decorator。

通过使用装饰器，我们可以在不修改原始函数的情况下轻松地扩展其功能。这在编写可重用代码时非常有用，并且可以提高代码的可读性和可维护性。