python中的闭包与装饰器

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装饰器的本质就是闭包，所以想知道装饰器是什么，首先要理解一下什么是闭包。

• 闭包

1. 外部函数返回内部函数的引用。
2. 内部函数使用外部函数的变量或者参数。

def outer(outer_num):
    def inner(inner_num):
        a = outer_num+inner_num
        print(a)
    return inner

f1 = outer(1)
f1(2)

输出：
3

1.outer函数返回inner函数的引用，f1=outer(1)，实质就是f1=inner，而且还有，它会传入一个变量outer_num=1。这个变量是outer函数的局部变量，但是他是inner函数的“全局变量”。所以这个变量在执行完f1=outer(1)后，并不会被回收。（我们都知道普通函数里面的变量在运行完函数后会被回收。全局变量不会。）

2.inner函数使用了outer函数的变量。

所以上面那个是一个闭包！

拓展：如果要在内部函数修改外部函数的变量，不是用global，而是用nonlocal。

def outer(num):
    def inner():
        nonlocal num
        num += 1
        print(num)
    return inner

f1 = outer(1)
f1()
f1()
f1()

输出：
2
3
4

说了这么多，闭包有什么用处呢？

当你做一个项目时，当已经实现功能的代码不允许修改了！但是又想添加新功能时，这时候闭包的作用就出来了！

假设有一个这样的基础函数：

def transer():
    """实现转账的函数"""
    print("正在转账...")

这是一个实现转账功能的函数，但是还没有身份验证等步骤，我们需要完善这个项目。但是又不能修改这个函数的源代码，这时候应该怎么办呢？没错，就是闭包。

def transer():
    """实现转账的函数"""
    print("正在转账...")

def outer(func):
    def vifi():
        """实现身份验证的函数"""
        print("正在验证身份...")
        func()
    return vifi

f1 = outer(transer)
f1()

输出：
正在验证身份...
正在转账...

完美解决！

上面的代码又可以稍微更改成这样：

def outer(func):
    def vifi():
        """实现身份验证的函数"""
        print("正在验证身份...")
        func()
    return vifi

@outer    # 等价于outer(transer)
def transer():
    """实现转账的函数"""
    print("正在转账...")

transer()

输出：
正在验证身份...
正在转账...

@outer就是装饰器！在不改变函数的定义和调用的前提下，给函数扩展功能，这就是装饰器。

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上面装饰器装饰的函数没有接收参数，也没有返回值。当装饰的函数接收情况或者有返回值时怎么操作呢？

1.当被装饰的函数有接收参数没有返回值的情况，装饰器应该怎么改？

def outer(func):
    def inner(num):  # 这里要写num形参
        """我是装饰的功能"""
        func(num)  # 这里也要写num形参
    return inner

@outer
def normal(num):
    """我是被装饰的函数"""
    num += 1
    print(num)

normal(5)

输出：
6

2.当被装饰的函数没有接收参数有返回值的情况，装饰器应该怎么改？

def outer(func):
    def inner():
        """我是装饰的功能"""
        return func()  # 这里要return函数，return的值返回给inner函数，才能接受到。
    return inner

@outer
def normal():
    """我是被装饰的函数"""
    return "我是返回值"

result = normal()
print(result)

输出：
我是返回值

3.当被装饰的函数既有接受参数又有返回值的情况，装饰器应该怎么改？

def outer(func):
    def inner(num):
        """我是装饰的功能"""
        return func(num)  # 前面两者综合
    return inner

@outer
def normal(num):
    """我是被装饰的函数"""
    num += 1
    print(num)
    return "我是返回值"

result = normal(5)
print(result)

输出：
6
我是返回值

综合上面各种情况，我们可以写一个万能装饰器，这样的话，就不用根据被装饰函数有没接收参数，有没返回值，而改来改去了。

def outer(func):
    def inner(*args,**kwargs):
        """我是装饰的功能"""
        result = func(*args,**kwargs)
        return result
    return inner

@outer
def normal(*args,**kwargs):
    """我是被装饰的函数"""
    print(args,kwargs)
    return 'something'

i = normal(5)
print(i)

输出：
(5,) {}
something

这个万能装饰器，无论被装饰函数有没接收参数，有没返回值都可以正常运行了！

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当有多个装饰器装饰一个函数的时候，装饰的顺序是怎样的呢？

def w1(func):
    def inner():
        return '<b>'+func()+"</b>"
    return inner

def w2(func):
    def inner():
        return '<t>' + func() + "</t>"
    return inner

@w1
@w2
def transer():
    return 'hello-world'

print(transer())

输出：
<b><t>hello-world</t></b>

可以看出，虽然执行顺序是从外到里，但是装饰的顺序是从里到外的。

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如果我们有一个需求，希望装饰函数时额外传一个参数flag，当这个参数是1时，就进行装饰。如果是0时，就不进行装饰。应该怎么操作呢？

有一个错误的做法经常很多人犯，如下：

def outer(func):
    def vifi(flag):
        """实现身份验证的函数"""
        if flag == 1:
            print("正在验证身份...")
        func()
    return vifi

@outer
def transer():
    """实现转账的函数"""
    print("正在转账...")

transer(1)
print("\n")
transer(0)

输出：
正在验证身份...
正在转账...

正在转账...

诶？？？结果不是正确了吗？不是实现这个功能了吗？但是，装饰器的定义是，在不改变函数的定义和调用的前提下，给函数扩展功能！

这样的写法，不是已经改变了函数的调用了吗？transer函数本来没有形参的，然后你无缘无故给他一个参数......

正确的写法应该是这样！通过装饰器工厂实现对装饰器传递额外的参数！

def outouter(flag):
    def outer(func):
        def vifi():
            """实现身份验证的函数"""
            if flag == 1:
                print("正在验证身份...")
            func()
        return vifi
    return outer

@outouter(1)
# @outouter(0)
def transer():
    """实现转账的函数"""
    print("正在转账...")

transer()

输出：
正在验证身份...
正在转账...

正确的做法是在闭包再加一层。用来接受参数。这种做法就叫装饰器工厂！

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类装饰器。

不仅仅函数能写装饰器，类也可以，但是不常用。

class Foo(object):
    def __init__(self,func):
        self.func = func
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        print("正在验证身份...")
        self.func()

"""Foo本质是transer=Foo(transer)。
左边的transer是调用__call__魔方方法。
右边的是创建对象，把transer这个函数名传进去，__call__魔方方法才能使用"""
@Foo
def transer():
    print("正在转账...")

transer()

输出：
正在验证身份...
正在转账...

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说在最后：

装饰器是Python中一个很重要的东西，经常会用到，而且还意想不到的好用。

装饰器常应用于：

1. 引入日志
2. 函数执行时间统计
3. 执行函数前预备处理
4. 执行函数后清理功能
5. 权限校验等场景
6. 缓存