Python函数:装饰器

一、装饰器的定义（什么是装饰器）

1)装饰器（Decorator）是一种特殊的函数，它的主要作用是在不修改被装饰函数的源代码和调用方式的前提下，为函数增加额外功能

2)本质：高阶函数 + 闭包。

形式表达

给定一个函数 func，装饰器 decorator 的本质是：decorator(func)→wrapper

其中，wrapper 是对 func 的包装，通常在调用时会执行额外操作，然后调用原函数 func。

逐步拆解

1)装饰器是一个函数，它接收另一个函数作为参数，比如 func。

2)装饰器内部定义了一个新的函数 wrapper，这个函数会在调用时：先执行一些额外的操作（比如打印日志、权限检查等）、再调用传入的原函数 func

3)装饰器返回这个新的函数 wrapper，代替了原来的函数。

举例说明

def decorator(func):def wrapper():print("调用函数前的操作")func()  # 调用原函数print("调用函数后的操作")return wrapper  # 返回包装后的函数def say_hello():print("Hello!")# 使用装饰器包装函数
say_hello = decorator(say_hello)say_hello()
"""
结果:
调用函数前的操作
Hello!
调用函数后的操作
"""

解释

1)decorator(say_hello) 返回了一个新的函数 wrapper，这个函数包裹了原来的 say_hello。

2)当你调用 say_hello() 时，实际上执行的是 wrapper()，它先打印“调用函数前的操作”，然后调用原函数 say_hello()，最后打印“调用函数后的操作”。

二、装饰器有什么用

• 增强函数功能
  在函数执行前后添加额外操作，比如日志记录、权限校验、性能统计等。
• 代码复用与解耦
  把通用的功能抽象成装饰器，多个函数复用，避免重复代码。
• 函数行为的动态修改
  在运行时动态地改变函数行为，而无需修改函数本身代码。
• 简化代码结构
  通过装饰器，代码结构更清晰，主业务逻辑和辅助功能分离。

为什么要使用装饰器

• 避免代码重复
  例如，多个函数都需要日志打印或权限检查，用装饰器封装一次，复用多处。
• 统一管理横切关注点
  许多功能（如缓存、权限、事务）是“横切关注点”，装饰器能集中管理，代码更整洁。
• 提高代码可读性和维护性
  业务逻辑与辅助功能分开，代码更易于理解和维护。
• 符合开放封闭原则
  不修改已有函数代码，扩展功能，符合软件设计原则。

三、装饰器如何使用

3.1 装饰器的基本语法

装饰器本质是一个函数，接受一个函数作为参数，返回一个新的函数。

def decorator(func):def wrapper():# 在调用原函数前可以做一些操作print("开始执行函数")func()# 在调用原函数后可以做一些操作print("函数执行完毕")return wrapper@decorator  # 语法糖，等同于 foo = decorator(foo)
def foo():print("这是被装饰的函数")foo()
"""
输出:
复制
开始执行函数
这是被装饰的函数
函数执行完毕
"""

装饰器的工作流程

• @decorator 把被装饰函数 foo 传给 decorator 函数
• decorator 返回一个新函数 wrapper
• foo 被替换成了 wrapper
• 调用 foo() 实际调用的是 wrapper()，在其中调用原始 foo

3.2 带参数的被装饰函数

如果被装饰函数有参数，装饰器的内部函数也要支持接收参数：

def decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):print("开始执行函数")result = func(*args, **kwargs)print("函数执行完毕")return resultreturn wrapper@decorator
def add(a, b):return a + bprint(add(3, 4))  # 输出 7

3.3 带参数的装饰器

有时装饰器本身也需要参数，这时需要三层嵌套：

def repeat(times):def decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):for _ in range(times):func(*args, **kwargs)return wrapperreturn decorator@repeat(times=3)
def greet(name):print(f"Hello, {name}!")greet("Alice")
"""
输出:
Hello, Alice!
Hello, Alice!
Hello, Alice!
"""

3.4 链式装饰器（多个装饰器叠加）

def deco1(func):def wrapper():print("deco1 before")func()print("deco1 after")return wrapperdef deco2(func):def wrapper():print("deco2 before")func()print("deco2 after")return wrapper@deco1
@deco2
def foo():print("foo")foo()
"""
输出：
deco1 before
deco2 before
foo
deco2 after
deco1 after
"""

解释：

（1）装饰器应用顺序
Python中多个装饰器叠加时，装饰器的应用顺序是从下往上执行的。

• foo 先被 deco2 装饰，变成 deco2(foo)，返回一个新的函数（deco2 的 wrapper）。
• 然后这个新函数又被 deco1 装饰，变成 deco1(deco2(foo))，返回最终包装后的函数（deco1 的 wrapper）。

（2）调用过程
当执行 foo() 时，实际上调用的是最外层装饰器 deco1 返回的 wrapper 函数。

（3）执行细节

• deco1 的 wrapper 首先打印 "deco1 before"。
• 然后调用它内部的 func()，此时 func 是 deco2(foo) 返回的 wrapper 函数。
• 进入 deco2 的 wrapper，打印 "deco2 before"。
• 调用原始的 foo() 函数，打印 "foo"。
• deco2 的 wrapper 打印 "deco2 after"，执行结束返回。
• 回到 deco1 的 wrapper，打印 "deco1 after"，执行结束返回。

（4）总结

• 装饰器的嵌套调用使得输出顺序呈现“先外后内，后内先出”的特点。
• 也就是说，装饰器的“before”部分按装饰器叠加顺序从外到内依次执行，“after”部分则按相反顺序执行。

四、易错点分析

4.1 装饰器不支持带参数的函数（忘写*args, **kwargs）

错误示例：

def decorator(func):def wrapper():print("开始执行")func()  # 如果被装饰函数有参数，这里会报错return wrapper@decorator
def foo(name):print(f"Hello, {name}")foo("Alice")  # TypeError: wrapper() takes 0 positional arguments but 1 was given

正确写法：

def decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):print("开始执行")return func(*args, **kwargs)return wrapper

4.2 装饰器顺序错误导致逻辑混乱（链式装饰器）

多个装饰器叠加时，装饰器的应用顺序和调用顺序容易混淆。

• 装饰器从下往上应用。
• 调用时从最外层装饰器开始。

4.3 装饰器中忘记返回函数结果

包装函数如果没有返回被装饰函数的返回值，会导致调用者拿不到结果。

def decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):func(*args, **kwargs)  # 忘记returnreturn wrapper@decorator
def add(a, b):return a + bprint(add(1, 2))  # 输出 None，而不是 3

正确写法：

def decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):return func(*args, **kwargs)return wrapper

4.4 带参数装饰器忘记多层嵌套

带参数的装饰器必须三层函数嵌套，否则参数无法传递