Python装饰器：给函数动态添加功能

Python装饰器是一种特殊的函数，它可以通过给其他函数添加额外功能而不修改原函数的定义和调用方式。装饰器是Python中一种非常有用的编程工具，它可以使代码结构更加简洁、可读性更高，同时也提高了代码的复用性和灵活性。

装饰器的基本概念是将函数作为参数传递给另一个函数，然后返回一个新的函数。这个新的函数可以在原函数执行前后添加额外的功能或修改原函数的行为。通过装饰器，我们可以方便地给已有函数添加新的功能，而不需要对原函数的定义进行修改。这种能力使得装饰器在很多地方都得到了广泛的应用，如日志记录、性能分析、权限验证等。

下面是一个简单的装饰器示例：

def decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Before function execution")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("After function execution")
        return result
    return wrapper

@decorator
def my_function():
    print("Hello, world!")

my_function()

上面的装饰器decorator接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。新函数wrapper在原函数执行前会输出Before function execution，在原函数执行后会输出After function execution。通过@decorator语法，我们可以方便地将装饰器应用在my_function上，实现了给函数动态添加功能的效果。

装饰器的应用可以进一步扩展，我们可以添加额外的参数，使装饰器更加灵活。例如，我们可以在装饰器中传入一个字符串作为参数，用来输出不同的日志信息。

def decorator(message):
    def wrapper(func):
        def inner(*args, **kwargs):
            print(f"{message} - Before function execution")
            result = func(*args, **kwargs)
            print(f"{message} - After function execution")
            return result
        return inner
    return wrapper

@decorator("Log")
def my_function():
    print("Hello, world!")

my_function()

上述代码中的装饰器接受一个字符串参数message，用来表示日志信息。通过在装饰器中传入不同的参数，我们可以实现不同的装饰器功能。

装饰器还可以在类的方法中使用。我们可以将装饰器应用在类的方法上，来给方法动态添加功能。

class MyClass:
    def __init__(self, value):
        self.value = value

    @decorator("Log")
    def my_method(self):
        print(f"Value: {self.value}")

my_instance = MyClass(42)
my_instance.my_method()

上述代码中，我们在MyClass类的my_method方法上应用了装饰器。在方法执行前后，装饰器会输出相应的日志信息。

Python提供了functools模块，其中的wraps函数可以用来解决装饰器修改函数元数据的问题。通常情况下，经过装饰器修饰后的函数会丢失原本的元数据，例如函数名、文档字符串等。通过使用wraps函数，我们可以保留原函数的元数据，使装饰器更加完善。

装饰器是Python中非常有用的编程工具，它可以使代码更加简洁、灵活，同时也提高了代码的复用性。通过给函数动态添加功能，装饰器帮助我们实现了切面编程的思想，使得代码的设计更加模块化和可扩展。掌握装饰器的使用方法，将有助于提高Python编程的效率和质量。