python函数装饰器详解

python装饰器（fuctional decorators）简单来说就是修改其他函数的函数。

这样的函数需要满足两个个条件：

1、不能修改原函数的源代码

2、不能改变原函数的调用方式

需要达到的效果：增加函数的功能

假设,我们已经定义了一个函数

import time

def test():

　　time.sleep(2)

　　print('The is test')

现在需要为这个程序添加一个功能：显示该程序运行的时间

一、预备知识

理解装饰器的难点在于：

1、理解python一切皆为对象的含义

2、高阶函数

3、嵌套函数

1、一切皆对象

这里只是简单看一下，理解函数即变量即可。后面学习深入会有更深入的理解。

 >>> def say(name):
 ...     return 'hello '+ name
 ...
 >>> print(say())
 >>> print(say('Michael'))
 hello Michael
 >>>
 # 我们可以将函数名作为变量赋值给另一个变量，换句话说变量可以指向函数
 >>> greet=say
 >>> print(greet())
 >>> print(greet('Bob'))
 hello Bob
 # 变量删除，对象也就不存在了
 >>> del say
 >>> say('Jack')
 Traceback (most recent call last):
   File "<stdin>", line 1, in <module>
 NameError: name 'say' is not defined
 >>>

2、高阶函数

高阶函数有两类：
a.把一个函数名当作实参传给另外一个函数
b.返回值中包含函数名

python一切皆为对象，实际上函数名就是函数的地址，也可以认为，是函数的一个标签。这样就可以把函数名作为一个参数传给另一个函数，在另一个函数里做一些操作，就可以在不修改源代码的基础上，为函数增加一些功能。

 import time
 def test():
     print('This is test')
 
 def deco(func):
     start_t = time.time()
     func()
     end_t = time.time()
     print('the func %s run time is %s' % (func, end_t-start_t))
 
 deco(test)

在第11行处，把test作为实参传给形参func，在第7行处就是对形参的调用。func传入的是函数的地址，func（）就是执行这个函数，这段代码运行的结果就是：

This is test
the func <function test at 0x00000195C816EAE8> run time is 0.0

那么再思考，如果不修改调用方式，就是一定要有test()这条语句，那么就用到了第二种高阶函数，即返回值中包含函数名

 def test():
     time.sleep(3)
     print('This is test')
 
 def deco(func):
     print('This is deco')
     return func
 
 test = deco(test)
 test()

这种方式虽然可以不改变调用方式，但是无法完成计时功能，运算结果

This is deco
This is test

3、嵌套函数

 import time
 def timer(func):
     def deco():
         start = time.time()
         func()
         stop = time.time()
         print('The func running time is %s' % (stop - start))
     return deco
 
 def test():
     time.sleep(2)
     print("This is test")
 
 test = timer(test)
 test()

在第14行处，把test作为参数传递给了timer()，此时，在timer()内部，func = test，接下来，定义了一个deco()函数，当并未调用，只是在内存中保存了，并且标签为deco。在timer()函数的最后返回deco()的地址deco。

然后再把deco赋值给了test，那么此时test已经不是原来的test了，也就是test原来的那些函数体的标签换掉了，换成了deco。那么在第15行处调用的实际上是deco()。执行结果

This is test
The func running time is 2.000332832336426

那么通俗一点的理解就是：

把函数看成是盒子，test是小盒子，deco是中盒子，timer是大盒子。程序中，把小盒子test传递到大盒子temer中的中盒子deco，然后再把中盒子deco拿出来，打开看看（调用）。

二、真正的装饰器

根据以上分析，装饰器在装饰时，需要在每个函数前面加上：

test = timer(test)

显然有些麻烦，Python提供了一种语法糖，即：

@timer

这两句是等价的，只要在函数前加上这句，就可以实现装饰作用。

以上为无参形式。

 import time
 
 def decorator(func):
     def wapper():#若被装饰函数含参，传到wapper即可
         start_t = time.time()
         func()
         stop_t = time.time()
         print('the func running time is %s' % (stop_t-start_t))
     return wapper
 
 @decorator  #test1=decorator(test1) =wapper大盒子替换到中盒子
 def test():#表面是小盒子，实际上是中盒子
     time.sleep(3)
     print('in the test1')

执行结果：
in the test1
the func running time is 3.0000483989715576

含参的装饰器

对于一个实际问题，往往是有参数的，如果要在#8处，给被修饰函数加上参数，显然这段程序会报错的。错误原因是test()在调用的时候缺少了一个位置参数的。而我们知道test = func = deco，因此test()=func()=deco() ，那么当test(parameter)有参数时，就必须给func()和deco()也加上参数，为了使程序更加有扩展性，因此在装饰器中的deco()和func()，加如了可变参数*agrs和 **kwargs。

  improt time
 
  def timer(func)
      def deco(*args, **kwargs):
          start = time.time()
          func(*args, **kwargs)
          stop = time.time()
          print(stop-start)
      return deco
 
  @timer
  def test(parameter):
      time.sleep(2)
      print("test is running!")
  test() 

带返回值的装饰器

test（）返回值返回到deco()的内部，而不是test()即deco()的返回值，那么就需要再返回func()的值，因此就是：

def timer(func)
     def deco(*args, **kwargs):
         start = time.time()
         res = func(*args, **kwargs)#
         stop = time.time()
         print(stop-start)
         return res#
     return deco

一个较为完整的装饰器

  improt time
 
  def timer(func)
      def deco(*args, **kwargs):  #含参的test()函数
          start = time.time()
          res = func(*args, **kwargs)
          stop = time.time()
          print(stop-start)
          return res #函数带有返回值
      return deco
 
  @timer
  def test(parameter):
      time.sleep(2)
      print("test is running!")
      return "Returned value"
  test() 

更复杂的装饰器

又增加了一个需求，一个装饰器，对不同的函数有不同的装饰。那么就需要知道对哪个函数采取哪种装饰。因此，就需要装饰器带一个参数来标记一下。例如：

@decorator(parameter = value)

比如两个函数

 def task1():
     time.sleep(2)
     print("in the task1")
 
 def task2():
     time.sleep(2)
     print("in the task2")
 
 task1()
 task2()

要对这两个函数分别统计运行时间，但是要求统计之后输出：

the task1/task2 run time is : 2.00……

于是就要构造一个装饰器timer，并且需要告诉装饰器哪个是task1，哪个是task2，也就是要这样：

  @timer(parameter='task1') #
  def task1():
      time.sleep(2)
      print("in the task1")
 
  @timer(parameter='task2') #
  def task2():
      time.sleep(2)
      print("in the task2")
 
  task1()
  task2()

那么方法有了，但是我们需要考虑如何把这个parameter参数传递到装饰器中，我们以往的装饰器，都是传递函数名字进去，而这次，多了一个参数，要怎么做呢？ 
于是，就想到再加一层函数来接受参数，根据嵌套函数的概念，要想执行内函数，就要先执行外函数，才能调用到内函数，那么就有：

 def timer(parameter): #
     print("in the auth :", parameter)
 
     def outer_deco(func): #
         print("in the outer_wrapper:", parameter)
 
         def deco(*args, **kwargs):
 
         return deco
 
     return outer_deco

首先timer(parameter)，接收参数parameter=’task1/2’，而@timer(parameter)也恰巧带了括号，那么就会执行这个函数， 那么就是相当于：

 timer = timer(parameter)
 task1 = timer(task1)

完整的实现

 import time
 def timer(parameter):
     def outer_wrapper(func):
         def wrapper(*args, **kwargs):
             if parameter == 'task1':
                 start = time.time()
                 func(*args, **kwargs)
                 stop = time.time()
                 print("the task1 run time is :", stop - start)
             elif parameter == 'task2':
                 start = time.time()
                 func(*args, **kwargs)
                 stop = time.time()
                 print("the task2 run time is :", stop - start)
 
         return wrapper
 
     return outer_wrapper
 @timer(parameter='task1')#1 timer = timer(parameter)此时timer=out_wrapper  2 task1 = timer(task1)此时相当于task1=wrapper(task1)

 def task1(): 
 
 time.sleep(2) 
 
 print("in the task1") 
 
 @timer(parameter='task2')
  def task2(): 
 
 time.sleep(2)

执行结果

in the task1
the task1 run time is : 2.000471591949463
in the task2
the task2 run time is : 2.000399589538574