Python函数装饰器的使用方法和作用解释

Python函数装饰器是一种用于装饰其他函数的函数，其作用是在不修改被装饰函数代码的情况下，给其新增功能或者修改其行为。

函数装饰器一般由一个高阶函数和一个内部函数组成。高阶函数接收一个函数作为参数，并返回一个新的函数，一般内部函数封装了对被装饰函数的调用和修改。装饰器的使用方法是在被装饰函数的定义之前，使用@语法糖将装饰器函数名放在被装饰函数名的上一行。

函数装饰器有如下几个常见的作用：

1. 日志记录：可以通过函数装饰器，在函数执行前后记录日志信息，包括函数名、参数、返回值等。

def logger(func):
    def inner(*args, **kwargs):
        print(f'Calling function {func.__name__} with args {args} and kwargs {kwargs}')
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f'Function {func.__name__} returned {result}')
        return result
    return inner

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

add(1, 2)
# 输出：
# Calling function add with args (1, 2) and kwargs {}
# Function add returned 3

2. 性能分析：可以通过函数装饰器，记录函数的执行时间，用于性能优化和调试。

import time

def timer(func):
    def inner(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print(f'Function {func.__name__} took {end - start} seconds to execute')
        return result
    return inner

@timer
def fibonacci(n):
    if n <= 1:
        return n
    else:
        return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

fibonacci(10)
# 输出：
# Function fibonacci took 0.38301706314086914 seconds to execute
# 55

3. 访问权限控制：可以通过函数装饰器，对函数进行权限控制，比如只允许特定用户执行某些函数。

def permission_check(func):
    def inner(*args, **kwargs):
        if current_user.is_authenticated:
            return func(*args, **kwargs)
        else:
            raise Exception("Access denied")
    return inner

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

add(1, 2)
# 输出：
# Exception: Access denied

4. 缓存结果：可以通过函数装饰器，保存函数的执行结果，避免重复计算。

import functools

def memoize(func):
    cache = {}
    @functools.wraps(func)
    def inner(*args, **kwargs):
        key = (args, frozenset(kwargs.items()))
        if key not in cache:
            cache[key] = func(*args, **kwargs)
        return cache[key]
    return inner

@memoize
def factorial(n):
    if n <= 1:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n-1)

factorial(5)
# 输出：
# 120

函数装饰器是Python中一个非常强大且灵活的特性，能够实现很多有用的功能。通过合理使用函数装饰器，可以提高代码的可读性、可复用性和可维护性。