Python中的装饰器：如何给函数增加额外的功能

装饰器是Python中一种非常有用的语法，它可以为函数添加额外的功能，而不需要修改函数本身。装饰器可以在函数定义之前使用，并且通过使用“@”符号接下来的函数定义来应用。

装饰器的作用类似于AOP（面向切面编程），它可以在函数调用前后执行一些额外的代码，从而改变函数的行为，例如记录日志、计时等。装饰器可以为函数增加功能，同时保持函数的原始定义和使用方式不变，这样可以有效地实现代码的重用和组合。

下面是一个简单的例子来说明如何使用装饰器给函数增加额外的功能：

def logger(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print('Calling function:', func.__name__)
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

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

result = add(1, 2)
print(result)

这段代码定义了一个装饰器logger，它接收一个函数作为参数，并定义了一个新的函数wrapper来包装原始函数。wrapper函数在调用原始函数之前输出一行日志，然后调用原始函数，并返回原始函数的返回值。

通过在add函数定义之前使用@logger装饰器，我们将add函数传递给logger装饰器，并将装饰器返回的新函数赋值给add。因此，add函数实际上已经被包装在logger函数中。

当我们调用add函数时，实际上是调用logger函数中的wrapper函数。wrapper函数输出一行日志，然后调用原始的add函数，并返回其返回值。最后，我们打印出了add函数的返回值。

这个例子中的装饰器仅仅是在函数调用之前输出日志，但是我们可以根据需要编写不同的装饰器来实现不同的功能。可以在装饰器中执行任何需要的操作，例如验证参数、缓存结果、计时等等。

装饰器可以嵌套使用，这样可以将多个功能组合在一起。例如，我们可以定义一个计时装饰器，然后将其与日志装饰器组合使用：

import time

def logger(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print('Calling function:', func.__name__)
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

def timer(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print('Execution time:', end_time - start_time)
        return result
    return wrapper

@logger
@timer
def add(a, b):
    time.sleep(1)  # 模拟函数执行时间
    return a + b

result = add(1, 2)
print(result)

在这个例子中，我们定义了一个计时装饰器timer，它通过记录时间来计算函数的执行时间。然后，我们将timer装饰器应用于logger装饰器，这样我们既可以在函数调用前输出日志，又可以在函数调用后输出执行时间。

当我们调用add函数时，实际上是在timer装饰器中的wrapper函数中调用logger装饰器中的wrapper函数，最终调用原始的add函数。因此，在执行add函数的过程中，会先输出日志，然后记录执行时间，并返回结果。

装饰器是Python中一种非常强大和灵活的语法，它可以为函数提供可重用的功能，同时保持函数的原始定义和使用方式不变。通过使用装饰器，我们可以提高代码的可读性和可维护性，同时也可以避免在多个地方重复编写相同的代码。