Python装饰器原理与用法深度解析
本文深入解析Python装饰器的核心原理，阐述其作为函数本质及不修改源码和调用方式的两大原则。通过解析变量与函数的内存存储机制，结合高阶函数与嵌套函数的知识，详细演示了基础装饰器、带参装饰器的实现逻辑及代码运行流程，帮助开发者掌握装饰器的实际应用。
本文通过具体实例详细解析Python装饰器的核心原理与使用方法，旨在为读者提供清晰的参考指南。
装饰器的本质是一个函数，其核心作用在于修饰其他函数，从而为被装饰的函数增加额外的功能。
在使用装饰器时，需遵循以下两个基本原则：
首先，装饰器不得修改被装饰函数的原始源代码。
其次，装饰器不得改变被装饰函数的原有调用方式。
要深入理解并实现装饰器，需掌握以下关键知识点：
在Python中，函数被视为一种特殊的变量。
为了深入理解这一概念，我们需要分析变量在Python中的存储机制。
x='Tomwenxing' y=x
具体说明如下：
当Python解释器执行语句x='Tomwenxing'时，主要完成两项操作：
第一，在内存中开辟一块空间用于存储字符串'Tomwenxing'。
第二，在内存中创建一个名为x的变量，使其指向存储字符串'Tomwenxing'的内存空间（这类似于房间与房间号的对应关系）。
而语句y=x的含义是将变量x对字符串的引用赋值给变量y，即在内存中创建变量y，并使其指向变量x所指向的同一内存空间。
接下来分析函数在Python中的存储方式。
def test(): pass
具体说明如下：
在Python中，函数的存储机制与变量相似。以上述函数为例，Python解释器主要执行以下操作：
第一，在内存中开辟一块空间，用于存储函数代码的字符串（本例中代码仅包含一句：pass）。
第二，在内存中创建一个名为test的变量，用于指向存储函数代码字符串的内存空间（相当于执行test='函数体'）。
因此，在Python中可以说函数即变量。
第二点知识储备是高阶函数（满足以下任一条件即视为高阶函数）：
a、将一个函数名作为实参传递给另一个函数。
[对装饰器的影响]：实现了“在不修改被装饰函数源代码的前提下为其添加功能”的效果。
import time
def bar():
time.sleep(2)
print('in the bar')
def test(func):
start_time=time.time()
func()
stop_time=time.time()
print('函数的运行时间为:',stop_time-start_time)
test(bar)
运行结果示例如下：
in the bar 函数的运行时间为: 2.0021145343780518
b、返回值中包含函数名。
[对装饰器的影响]：实现了“不改变函数的调用方式”的效果。
import time
def bar():
time.sleep(3)
print('in the bar')
def test2(func):
print('新添加的功能')
return func
bar=test2(bar)
bar()
运行结果示例如下：
新添加的功能 in the bar
第三点知识储备是嵌套函数：在一个函数体内使用def声明一个新的函数（注意：这是声明而非调用）。
def foo():
print('in the foo')
def bar(): #声明一个新的函数，而不是调用函数
print('in the bar')
bar()
foo()
运行结果示例如下：
in the foo in the bar
第四点，装饰器的语法结构为：高阶函数 + 嵌套函数 = 装饰器（建议读者使用pycharm的调试器跟踪代码运行顺序以加深理解）。
import time
def timer(func):
def deco(*args,**kwargs):#使用了不定参数
start_time=time.time()
res=func(*args,**kwargs) #运行函数
stop_time=time.time()
print('运行时间:',stop_time-start_time)
return res # 若无返回值，则返回None
return deco
@timer #等价于test1=timer(test1)=deco,即test1()=deco()
def test1():
time.sleep(3)
print('in the test1')
@timer #等价于test2=timer(test2)=deco,即test2(name)=deco(name)
def test2(name):
time.sleep(3)
print('in the test2',name)
test1()
print('-------------分界线------------------------')
test2('Tomwenxing')
运行结果示例如下：
in the test1 运行时间: 3.0001718997955322 -------------分界线------------------------ in the test2 Tomwenxing 运行时间: 3.000171422958374
第五点，介绍带参数的装饰器。
# -*- coding:utf-8 -*-
user,passwd='Tomwenxing','123'
#如装饰器带参数，一般是三层嵌套
def auth(auth_type): #第一层的参数是装饰器的参数
def outer_wrapper(func):#第二层的参数是装饰器要装饰的目标函数
def wrapper(*args,**kwargs):#第三次的参数是目标函数的参数
if auth_type=='local':
username = input('Username:').strip()
password = input('Password:').strip()
if user == username and passwd == password:
print('用户Tomwenxing已经成功登录！')
res = func(*args, **kwargs) #运行目标函数
return res
else:
exit('用户名或密码有错误')
elif auth_type=='ldap':
print('暂不支持这种登录方式！')
return wrapper
return outer_wrapper
def index():
print('欢迎来到index页面')
@auth(auth_type='local') #home=wrapper()
def home(name):
print('%s,欢迎来到home页面' %name)
return 'This is home page'
@auth(auth_type='ldap')
def bbs():
print('欢迎来到bbs页面 ')
index()
print('----------------------分界线-------------------')
print('函数的返回值为:',home('wenxing'))
print('----------------------分界线-------------------')
bbs()
运行结果示例如下：
欢迎来到index页面 ----------------------分界线------------------- Username:Tomwenxing Password:123 用户Tomwenxing已经成功登录！ wenxing,欢迎来到home页面 函数的返回值为: This is home page ----------------------分界线------------------- 暂不支持这种登录方式！
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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。
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