Python装饰器：优雅地扩展函数功能

Python装饰器是一种高级函数，它用于修改其他函数的功能。它提供了一种灵活而优雅的方式来扩展函数的功能，而无需修改函数的源代码。

装饰器可以认为是一个包装器，它将一个函数作为输入，并返回一个新的函数作为输出。装饰器函数在不修改被装饰函数源代码的情况下，可以在被装饰函数的前后执行额外的代码，或者修改被装饰函数的输入或输出。

一个简单的装饰器示例是计算函数执行时间的装饰器。如下所示：

import time

def calculate_time(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"Function {func.__name__} took {end_time - start_time} seconds to execute")
        return result
    return wrapper


@calculate_time
def add_numbers(a, b):
    time.sleep(1)  # 模拟耗时操作
    return a + b


result = add_numbers(5, 10)
print(result)

在上面的代码中，calculate_time是一个装饰器函数。它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数首先记录函数执行前的时间，然后调用原函数，并记录函数执行后的时间。最后，它打印出函数的执行时间，并返回原函数的结果。

在使用装饰器时，我们使用@符号将装饰器应用于函数。在上述示例中，@calculate_time表示将calculate_time装饰器应用于add_numbers函数。

当我们执行add_numbers(5, 10)时，实际上是调用了calculate_time返回的wrapper函数，而不是原始的add_numbers函数。因此，装饰器会在函数执行前后记录时间，并打印出执行时间。

除了计算函数的执行时间，装饰器还可以用于其他许多用途，例如处理函数的输入参数，验证函数的输出结果，缓存函数的计算结果等等。

总结起来，Python装饰器提供了一种优雅的方式来扩展函数的功能，而无需修改函数的源代码。它使得代码更清晰、更易于维护，并提供了一种可重复使用的方式来应用额外的行为。通过使用装饰器，我们可以避免代码重复，同时保持函数的单一职责原则。

然而，需要注意的是，在实际使用装饰器时，我们应该处理好装饰器的参数传递问题，以及保留原函数的元信息（如函数名、参数注释等）。这些问题可以通过使用functools模块中的wraps装饰器来解决。此外，装饰器的链式调用也需要谨慎使用，避免不必要的复杂性。

最后，我们应该注意，装饰器虽然提供了一种优雅的方式来扩展函数功能，但在实际使用中，我们应该避免过度使用装饰器，以免增加代码的复杂性和理解难度。