Python中的装饰器：如何使用装饰器来简化代码？

装饰器是Python中一种非常强大的工具，可以用于在不修改原功能代码的情况下，对函数或类进行功能增强或修改。使用装饰器可以简化代码，并提高代码的复用性和可维护性。

一、装饰器的基本语法

在Python中，装饰器本质上就是一个函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数或类来替代原来的函数或类。

装饰器的基本语法如下所示：

def decorator_func(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        # 执行一些装饰前的操作
        result = func(*args, **kwargs)
        # 执行一些装饰后的操作
        return result
    return wrapper

其中，decorator_func就是一个装饰器函数，它接受一个函数func作为参数，并返回一个用于替代func的函数wrapper。

二、使用装饰器来增强函数的功能

1. 添加日志功能

装饰器常用于给函数添加日志功能，可以在函数执行前后打印出函数的调用信息和返回结果。下面是一个简单的示例：

def log_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"调用了函数 {func.__name__}")
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f"{func.__name__} 的返回结果是 {result}")
        return result
    return wrapper

@log_decorator
def add(a, b):
    return a + b

add(1, 2)
# 输出：
# 调用了函数 add
# add 的返回结果是 3

在这个例子中，log_decorator是一个装饰器函数，它在函数add执行前后打印了相应的日志信息。

2. 缓存功能

装饰器还可以用于给函数添加缓存功能，用于提高函数的执行效率。下面是一个简单的示例：

def cache_decorator(func):
    cache = {}
    def wrapper(*args, **kwargs):
        key = str(args) + str(kwargs)
        if key in cache:
            print("从缓存中取得结果")
            return cache[key]
        else:
            result = func(*args, **kwargs)
            cache[key] = result
            return result
    return wrapper

@cache_decorator
def fib(n):
    if n <= 1:
        return n
    else:
        return fib(n-1) + fib(n-2)

print(fib(10))  #       次计算
print(fib(10))  # 从缓存中取得结果

3. 权限验证

装饰器还可以用于权限验证，用于限制某些功能只能在满足某些条件时才能执行。下面是一个示例：

def login_required(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if isLoggedIn():
            return func(*args, **kwargs)
        else:
            raise Exception("需要登录才能执行该功能")
    return wrapper

@login_required
def save_data():
    # 保存数据的代码

save_data()  # 如果未登录，会抛出异常

三、使用装饰器来修改类的功能

装饰器不仅可以用于函数，还可以用于类。在类的定义前面加上装饰器，可以对类中的方法进行增强或修改。

下面是一个给类添加日志功能的示例：

def log_decorator(cls):
    for name, method in cls.__dict__.items():
        if callable(method):
            def wrapper(*args, **kwargs):
                print(f"调用了方法 {name}")
                return method(*args, **kwargs)
            setattr(cls, name, wrapper)
    return cls

@log_decorator
class MyClass:
    def my_method(self):
        print("执行了 my_method 方法")

obj = MyClass()
obj.my_method()
# 输出：
# 调用了方法 my_method
# 执行了 my_method 方法

在这个示例中，log_decorator装饰器给MyClass类中的所有可调用方法都添加了日志功能。

装饰器是Python中非常重要和强大的一种编程工具，能够简化代码，并提高代码的复用性和可维护性。掌握装饰器的使用技巧，可以让我们写出更加优雅和高效的代码。