装饰器decorator详解及实例

一、定义

1.装饰器：本质是函数

2.功能：用来装饰其他函数，为其他函数添加附加功能

二、原则

1.不能修改被装饰函数的源代码

2.不能修改被装饰函数的调用方式

三、实现装饰器

1.函数 即 变量 的概念

2.高阶函数

3.嵌套函数

>> 高阶函数 + 嵌套函数 = 装饰器

四、函数 即 变量

1、函数和变量的类比

x = 1
print(id(x))
def test():
	pass
print(test)
#输出
1842348496

　　在上例中我们定义了一个变量 "x" 和一个函数 test(),我们分别打印出变量和函数在内存中的位置。可以看出，print(test) 即 print("函数名")的时候，我们可以打印出函数的内存地址。

　　我们看下面的代码：

def test():
	print("in the test.")
f=test
f()
#输出
in the test.

　　我们把函数名 test 赋予给 f,然后运行 f()，可以看出函数是可以正常运行的，而且就是test函数的运行结果。那么这和下面的代码是不是类似：

x = 1
y = x
print(y)
#输出
1

　　我们可以做出如下类比，函数名 test 相当于 x ，函数体就相当于 1，而 f 就相当于 y。

2.python中内存的表现形式

　　我们把绿方块当作是内存，每一个小方块就是变量或者函数在内存当中的地址。而变量名(x)或者函数名(test)，我们可以形象的将他们比作门牌号。当需要调用变量或者函数的时候，我们只要引用他们的门牌号就可以找到他们的内存地址并返回。只是函数的运行需要加(),如 test()。

　　既然调用变量其实就是引用变量的内存地址，而调用函数名同样可以得到函数体的内存地址。我们就可以把函数名当作变量名传给函数，即函数就是变量。而将函数当作参数的函数，也就是高阶函数。

五、高阶函数

满足下列条件之一就是高阶函数

1.把一个函数名当作实参传给另外一个函数

2.返回值中包含函数名

1）函数名作为参数

import time
def test1():
	time.sleep(2)
	print("in the test1.")
def test2(func):
	start_time = time.time()
	func()
	stop_time = time.time()
	print("The action time of program is {}".format(stop_time-start_time))
test2(test1)
#输出
in the test1.
The action time of program is 2.0012054443359375

　　以上事例中，我们定义了一个函数 test1,同时也定义了一个高阶函数test2。我们把test1函数名当作参数传入test2中，可以实现这样一个功能，为原本的test1函数添加了一个计算运行时间的功能。这有点像装饰器了，但是有一点符合，就是上面的高阶函数test2改变了函数的调用方式。

　　但是我们实现了在不修改被装饰函数的基础上，添加了新功能。

2)返回值中有函数名

def test1():
	time.sleep(2)
	print("in the test1.")
def test2(func):
	print(func)
	return func
test1 = test2(test1)
test1()
#输出

in the test1.

　　在上例中，我们最后将高阶函数test2(test1) 赋予给了test1,再次调用test1函数。我们可以直观的看到test1函数的调用方式在此例中没有改变。但是也并没有添加新功能，而这就需要使用到嵌套函数了。

六、嵌套函数

在函数体内又另一个函数的完整定义，这就是嵌套函数。

1)定义：

def foo():
	print("in the foo")
	def bar():
		print("in the bar")
	bar()
foo()

仅仅在函数内容调用函数，就不是嵌套函数,如下：

def test1():
    print("in the test1.")
def test2():
    test1()

2)嵌套函数的作用域

局部作用域和全局作用域的访问顺序

x = 0
def grandpa():
	x = 1
	def dad():
		x = 2
		def son():
			x = 3
			print(x)
		son()
	dad()
grandpa()
#输出
3

3)使用嵌套函数为被修饰函数添加新功能　

　　在高阶函数第二例中，我们实现了不改变原函数的调用方式。而需要添加新功能的话，就要求修饰内容存在在返回值中，即return func 中，我们可以定义一个嵌套函数来实现这个功能。

import time
def timer(func):  # timer(test1) func = test1
	def deco():
		start_time = time.time()
		func()   # run test1()
		stop_time = time.time()
		print("the action time of the program is {}".format(stop_time-start_time))
	return deco   # 返回了deco的内存地址
def test1():
	time.sleep(2)
	print("in the test1.")
test1 = timer(test1)
test1()
# 输出 
in the test1.
the action time of the program is 2.0003786087036133

　　我们在timer()内部定义了一个嵌套函数 deco(),这个嵌套函数实现了为被修饰函数添加运行时间的功能。而timer()函数返回了deco()的内存地址，这个内存地址deco就可以被引用，甚至直接赋予给 test1。这样我们就可以直接运行 test1()，这样就实现我们的装饰器的功能。

七、装饰器

　　python通过在函数定义前添加一个装饰器名和@符号，来实现对函数的包装

import time
def timer(func):  # timer(test1) func = test1
	def deco():
		start_time = time.time()
		func()   # run test1()
		stop_time = time.time()
		print("the action time of the program is {}".format(stop_time-start_time))
	return deco   # 返回了deco的内存地址
@timer   # test1 = timer(test1)
def test1():
	time.sleep(2)
	print("in the test1.")
test1()

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