Python装饰器函数的使用及实例讲解

Python装饰器函数是一种用于修改其他函数的函数。它们可以用于简化代码、增加功能和管理代码等。装饰器函数可以充分发挥Python的动态性和灵活性，使得我们能够在不改变原函数代码的情况下，对其进行扩展和改进。

装饰器函数的定义格式如下：

def decorator_function(original_function):
    def wrapper_function(*args, **kwargs):
        # 这里执行装饰器函数的操作
        return original_function(*args, **kwargs)
    return wrapper_function

装饰器函数接收一个原函数作为参数，然后定义一个内部函数（通常称为包装器函数），用于执行装饰器函数的操作。包装器函数通常会在执行装饰器操作之前或之后调用原函数，并返回原函数的结果。

下面我们来看一个实际的例子：

def log_decorator(original_function):
    def wrapper_function(*args, **kwargs):
        print(f'调用函数 {original_function.__name__}()')
        return original_function(*args, **kwargs)
    return wrapper_function

@log_decorator
def add(x, y):
    return x + y

在上面的例子中，我们定义了一个装饰器函数log_decorator，它用于输出被装饰函数的名称，并在调用时调用原函数。我们使用@符号将装饰器函数应用于add函数。当我们调用add函数时，装饰器函数的操作会被执行，输出"调用函数 add()"，然后返回原函数的结果。

装饰器函数也可以带有参数，以实现更加复杂的装饰器功能。例如，我们可以实现一个计时器装饰器函数，用于测量函数的执行时间：

import time

def timer_decorator(unit='s'):
    def decorator_function(original_function):
        def wrapper_function(*args, **kwargs):
            start_time = time.time()
            result = original_function(*args, **kwargs)
            end_time = time.time()
            
            if unit == 'ms':
                elapsed_time = (end_time - start_time) * 1000
            elif unit == 'us':
                elapsed_time = (end_time - start_time) * 1000000
            else:
                elapsed_time = end_time - start_time
                
            print(f'函数 {original_function.__name__} 的执行时间为 {elapsed_time} {unit}')
            return result
        return wrapper_function
    return decorator_function

在上面的例子中，我们定义了一个timer_decorator装饰器函数，并带有一个参数unit，用于指定时间单位（默认为秒）。在装饰器的包装器函数中，我们使用time模块来获取函数的执行时间，并根据单位参数计算得到最终的执行时间。最后，我们输出函数的执行时间并返回原函数的结果。

我们使用这个装饰器函数来测量一个函数的执行时间：

@timer_decorator(unit='ms')
def factorial(n):
    if n == 0 or n == 1:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n-1)

factorial(5)

在上面的例子中，我们使用了timer_decorator装饰器函数，并将unit参数设置为'ms'，表示以毫秒为单位计算执行时间。当我们调用factorial函数时，装饰器函数的操作会被执行，输出"函数 factorial 的执行时间为 X ms"，其中X为函数的执行时间。

通过装饰器函数，我们可以轻松地对现有的函数进行扩展和改进，而不需要修改原函数的代码。这在编写和维护大型项目时非常有用，可以帮助我们提高代码的可读性、可维护性和重用性。

总结起来，Python装饰器函数是一种非常强大和灵活的工具，可以用于修改其他函数的行为。我们可以使用装饰器函数来增加功能、修改参数、实现缓存和检查权限等。通过装饰器函数，我们可以实现代码的模块化和复用，提高代码的可读性和可维护性。