学习Python函数的高级特性：装饰器

Python的装饰器是一种用于扩展函数功能的高级特性。装饰器是一种特殊的函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。这样就可以在不修改原函数代码的情况下，对原函数进行功能的增强或修改。

装饰器的使用可以极大地简化我们的代码，增强代码的可读性和可维护性。下面我们来详细介绍一下Python函数的装饰器。

首先，我们来看一个简单的例子，使用装饰器实现一个简单的日志功能：

def log(func):
    def wrapper(*args, **kw):
        print('call %s():' % func.__name__)
        return func(*args, **kw)
    return wrapper

@log
def now():
    print('2018-06-01')

now()

上述代码中，定义了一个名为log的装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数wrapper。wrapper函数负责打印日志信息并调用原函数。

通过在函数定义的上方添加@log，就可以将log装饰器应用到now函数上。这样，调用now函数时，实际上是调用了经过装饰后的函数wrapper。

除了使用@语法糖外，还可以使用等价的写法：

def now():
    print('2018-06-01')
    
now = log(now)

装饰器的优点之一是可以在不改变原函数代码的情况下，对其进行功能的增强。比如我们可以再给log函数增加一个参数，用来指定日志的等级：

def log(level):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kw):
            if level == 'info':
                print('[INFO] call %s():' % func.__name__)
            elif level == 'warn':
                print('[WARN] call %s():' % func.__name__)
            return func(*args, **kw)
        return wrapper
    return decorator

@log('info')
def now():
    print('2018-06-01')

now()

通过给log函数增加一个参数level，并在定义wrapper函数时判断level的值，我们可以在不同的日志级别下打印不同的日志信息。

装饰器还可以进行多层嵌套，每一层都可以对原函数进行一定的修改或增强。下面是一个具有三层嵌套的装饰器的示例：

from functools import wraps

def log(level):
    def decorator1(func):
        @wraps(func)
        def wrapper1(*args, **kw):
            print('[%s] call %s():' % (level, func.__name__))
            return func(*args, **kw)
        return wrapper1
    
    def decorator2(func):
        @wraps(func)
        def wrapper2(*args, **kw):
            print('[%s] call %s():' % (level, func.__name__))
            return func(*args, **kw)
        return wrapper2
    
    if level == 'debug':
        return decorator1
    elif level == 'info':
        return decorator2

@log('debug')
def now():
    print('2018-06-01')

now()

通过多层嵌套的装饰器，我们可以根据不同的level值，对原函数进行不同的处理。

需要注意的是，使用装饰器时， 在定义wrapper函数前加上@wraps(func)这一行。这是为了保留被装饰函数的元信息，比如函数名、参数列表等。这样，在调用被装饰函数时，就可以正常显示元信息，而不会显示wrapper函数的信息。

除了上述几种常见的装饰器用法外，装饰器还可以应用于类的方法、类以及函数的参数等多种情况。它们不仅可以对函数进行增强，还可以实现AOP（面向切面编程）等高级的功能。

总结起来，装饰器是一种强大的工具，它为我们提供了一种简洁、优雅的方式来扩展函数功能。在实际开发中，我们可以利用装饰器来实现日志记录、性能分析、权限验证等功能，极大地提高代码的可重用性、可拓展性和可维护性。掌握装饰器的使用方法，对于提升编程水平和开发效率都是非常有帮助的。