Python中的装饰器函数是什么？如何使用装饰器来扩展函数功能？

装饰器函数（Decorator）在Python中是一种用于修改其他函数的功能的函数。它们提供了一种简洁灵活的方式来扩展函数的功能，而不需要修改函数的原始定义。

装饰器函数是高阶函数的一种，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。在这个过程中，装饰器函数可以在调用原始函数之前或之后执行一些额外的操作，或者替换原始函数的行为。

使用装饰器来扩展函数的功能有以下几个步骤：

1. 定义一个装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。装饰器函数通常使用@语法将其应用到目标函数上。

   def decorator_func(func):
       def wrapper_func(*args, **kwargs):
           # 在调用原始函数之前执行一些额外的操作
           ...
           result = func(*args, **kwargs)  # 调用原始函数
           # 在调用原始函数之后执行一些额外的操作
           ...
           return result
       return wrapper_func
   

2. 在目标函数上应用装饰器函数。可以在目标函数的定义之前使用@语法，使用装饰器函数的名称将其应用到目标函数上。

   @decorator_func
   def target_func(args):
       ...
   

这样，当调用目标函数时，实际上是调用了被装饰器函数包装过的新函数。新函数会在调用目标函数之前执行一些额外的操作，然后调用目标函数并获取结果，最后在调用目标函数之后执行一些额外的操作，并返回结果。

装饰器函数的主要特点是可以在不修改目标函数的前提下，扩展其功能。这意味着可以使用装饰器实现一些横切关注点（cross-cutting concerns），如日志记录、性能测试、权限验证等，而不需要在每个目标函数中重复编写这些代码。

下面是一个示例，演示如何使用装饰器函数来计算函数的执行时间：

import time

def calculate_execution_time(func):
    def wrapper_func(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        execution_time = end_time - start_time
        print(f"执行时间: {execution_time}秒")
        return result
    return wrapper_func

@calculate_execution_time
def my_function():
    time.sleep(2)
    print("函数执行完毕")

my_function()

在这个例子中，我们定义了一个装饰器函数calculate_execution_time，它会在调用目标函数之前记录开始时间，然后调用目标函数，最后计算并打印执行时间。我们使用@calculate_execution_time将其应用到my_function上，该函数会在执行完time.sleep(2)后打印一条消息。

当我们调用my_function()时，实际上调用了被装饰器函数包装过的新函数。新函数会在调用my_function之前记录开始时间，然后调用my_function并获取结果，最后计算执行时间并打印。最终输出的结果会显示函数的执行时间。

通过使用装饰器函数，我们可以方便地扩展函数的功能，而不需要修改函数的原始定义。这种灵活性使得装饰器函数成为Python中强大的工具之一。