Python装饰器探秘

Python中文社区

发布于 2018-12-04 10:52:42

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发布于 2018-12-04 10:52:42

文章被收录于专栏：Python中文社区

作者：pxrux，http://hexo.mykernel.cn

一. 什么是装饰器

知乎某大佬如是说：内裤可以用来遮羞，但是到了冬天它没法为我们防风御寒，聪明的人们发明了长裤，有了长裤后宝宝再也不冷了，装饰器就像我们这里说的长裤，在不影响内裤作用的前提下，给我们的身子提供了保暖的功效。装饰器本质上是Python函数，可以为已存在的对象添加额外的功能，同时装饰器还可以抽离出与函数无关的重用代码。具体应用场景如：插入日志、性能测试、事务处理、缓存、权限校验等。

换言之

装饰器不能影响原函数的功能，装饰器是独立出来的函数。谁调用它，谁就可以使用它的功能。

二.举个栗子

add的功能是计算x和y的值，我们称作功能函数。 logger的作业是在执行add函数的同时再打印了其他的信息，这部分的作为add的功能增强，我们称为装饰。在logger里我们可以加入其他类似的功能函数，也能包装它，可以进行复用。

1.引子

#功能函数
def add(x,y):
    return x+y

#装饰函数
def logger(fn):
    print('frist')
    x = fn(4,5)
    print('second')
    return x 

print(logger(add))

#把函数add传给logger  ，return x+y
#print('frist')
#print('secend')
#  x = fn(4,5)  ==> x = 4 y= 5  x= 4+5 = 9 
#return 9

frist
second
9

2.提取参数

x,y的参数都放在logger函数内部了，影响函数的灵活性，此处我们可以提取出来。

def add(x,y):
    return x + y

def logger(fn,*args,**kwargs):
    print('frist')
    x = fn(*args,**kwargs)
    print('second')
    return x

print(logger(add,1,y=11))

frist
second
12

3.柯里化

def add(x,y):
    return x + y
def logger(fn):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        print('begin')
        x = fn(*args,**kwargs)
        print('end')
        return x
    return wrapper


print(logger(add)(5,y=11))

begin
end
16

懵逼ing

以下为个人理解，左边为非柯里化函数，右边是柯里化函数。

柯里化函数

前面说过柯里化的定义，本来可以一次传入两个参数，柯里化之后。只需要传入一个函数了。。左边传入add 和两个参数。右边的logger(add)是一个函数，只需要传入两个参数。logger(add)是个整体，结合成一个函数。当然这样写，我们看函数主题的部分也是不一样的。函数的基础中说过，函数的传参必须和函数参数的定义一致。重点分析右边函数（柯里化）。参数部分：参数传入的方式，logger函数需要传入个fn，fu的返回值是wrapper函数，wrapper函数的参数是(*args,**kwargs)所以此次就需要分两次传入参数。第一次传入fn，再次传入wrapper函数需要的参数。所以就出现了最下边的调用方式。 print(logger(add)(5,y=50))。

返回值部分：右侧的logger函数是个嵌套函数，logger的返回值是wrapper，内层的wrapper函数返回值是x，x = fn(*args,**kwargs)。fn函数是最后调用时候传入的add函数。

懵逼 X 2。。。。

def add(x,y):
    return x + y

def logger(fn,*args,**kwargs):        def logger(fn):  #参数剥离
                                           def newfunction(*args,**kwargs):  #新定义一个函数，logger函数返回也是这个函数名字
    print('frist')                           print('frist')
    x = fn(*args,**kwargs)  == >             x = fn(*args,**kwargs)
    print('second')                          print('second')
    return x                               return x
                                        return newfunction

print(logger(add,1,y=11))           print(logger(add)(5,y=11)) #两次传入参数

效果如下：

def add(x,y):
    return x + y

def logger(fn):  #参数剥离
    def newfunction(*args,**kwargs):  #新定义一个函数，logger函数返回也是这个函数名字

        print('frist')
        x = fn(*args,**kwargs)
        print('second')
        return x

    return newfunction

print(logger(add)(5,y=11)) #两次传入参数

frist
second
16

继续懵逼的话就这样用吧。。。用多了就悟道了。。

4.装饰器语法糖

#再次变形。。。
def add(x,y):
    return x + y

def logger(fn):
    def wrapper(*args,**kwargs):
        print('begin')
        x = fn(*args,**kwargs)
        print('end')
        return x
    return wrapper

##调用方法1：
print(logger(add)(x=1111,y=1))

##调用方法2：
add = logger(add)
print(add(x=11,y=3))

##调用方法3： python给我们的语法糖 

@logger # 说明下边的函数，add 其实是 add = logger(add)
def add(x,y):
    return x + y


print(add(45,40))

begin
end
1112
begin
end
14
begin
end
85

三.复杂的栗子

import datetime
import time 

def logger(fn):
    def warp(*arges,**kwarges):
        print("arges={},kwarges={}".format(arges,kwarges))  #打印函数的两个参数
        start = datetime.datetime.now()  #获取函数运行的开始时间
        ret = fn(*arges,**kwarges)  #传入两个参数，调用add函数  此处有个return的值，需要一层一层的返回出去

        duratime = datetime.datetime.now() - start  #获得函数的运行时间
        print("function {} took {}s".format(fn.__name__,duratime.total_seconds()))  #打印函数的运行时间

        return ret   #返回fn的结果 ，fn = x+y ==> 返回x+y的值。  x = 4 y= 11 ==> return 11
    return warp  #返回warp的 return ==> ret 的return ==> return 11 函数的最终结果为11  

@logger
def add(x,y):
    print("oooooook")
    time.sleep(1.5)
    return x+y

print(add(4,y=11))

#如果充分理解了每个小部件，这个简单的完整版本也是很好理解的了。
#1，logger是个装饰器，而且使用了柯里化技术
#2，add 传参给logger的fn 形参，add(4,y=5)的两个参数传入给warp函数的两个形参
#
#

arges=(4,),kwarges={'y': 11}
oooooook
function add took 1.5017s
15

再次翻译

import datetime
import time 

#####################################装饰开始############################################
def logger(fn):  #拿到函数名称
    def warp(*arges,**kwarges):  #拿到函数带过来的参数开始装饰
        print("arges={},kwarges={}".format(arges,kwarges))   #来试试打印两个参数
        start = datetime.datetime.now()  #
        ret = fn(*arges,**kwarges)   # 此处调用add函数。开始执行函数，发现return语句。。ret的结果就是return。 

        duratime = datetime.datetime.now() - start  #
        print("function {} took {}s".format(fn.__name__,duratime.total_seconds()))

        return ret   #加工完成开始返回。warp的返回值是ret ，ret的返回值是 add函数的执行结果（原函数的功能完整的保留了） 
    return warp  # logger的返回结果是warp，warp的返回值是ret ，ret的返回值是 add函数的执行结果（原函数的功能完整的保留了） 

#####################################装饰完成############################################

@logger  #装饰工厂
######add是需要被装饰的函数，当你有这个想法的事情，其实事情已经开始发生了。
def add(x,y): # 此时add = logger(add)  此处前面的@logger标记就是想要让logger装饰器像一个工厂一样对add函数进行加工。
    print("oooooook")
    time.sleep(1.5)
    return x+y

print(add(4,y=11))

arges=(4,),kwarges={'y': 11}
oooooook
function add took 1.501604s
15

四.带参装饰器

1. 文档字符串

我们约定，在python函数的第一行需要对函数进行说明，使用三引号表示。如果是英文说明，惯例首字母大写，第一行写概述，空一行，第三行写详细描述。如果函数中有文档字符串，默认会放在函数的doc属性中，可以直接访问。

def add(x,y):
    """This is a function of addition"""
    a = x+y
    return x + y

print("function name is {}
function doc = {}

".format(add.__name__, add.__doc__))
print(help(add))

function name is add
function doc = This is a function of addition


Help on function add in module __main__:

add(x, y)
    This is a function of addition

None

2. 前面装饰器的副作用

前面装饰器基本上已经可以完成对函数进行加强的功能了，但是还有些瑕疵。比如原来函数的原属性已经被替换为装饰器的属性了。如下：

def add(x,y):
    return x + y

def logger(fn):
    "This is logger doc"
    def wrapper(*args,**kwargs):
        "This is wrapper doc"
        print('begin')
        x = fn(*args,**kwargs)
        print('end')
        return x
    return wrapper


@logger # add = logger(add)
def add(x,y):
    "This is add doc "
    print("name = {}
doc = {}".format(add.__name__,add.__doc__))
    return x + y


print(add(45,40))

#可以看出来add被装饰出来的函数（新的add）的属性已经全部改变了。

begin
name = wrapper
doc = This is wrapper doc
end
85

3. 解决方案一

三个函数：第一个：copy原函数的属性 copy_properties 第二个：装饰器 logger 第三个：功能函数 add

def copy_properties(src, dst): # 把src的相关属性赋值给dst  (fn,wrap)
    dst.__name__ = src.__name__
    dst.__doc__ = src.__doc__


def logger(fn):
    """'This is a function of logger'"""
    def wrap(*arges,**kwarges): # 
        """'This is a function of wrap'"""
        print('<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>')
        x = fn(*arges,**kwarges)
        #print("name={}
doc={}".format(add.__name__,add.__doc__))
        print('<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>')   
        return x  
    copy_properties(fn,wrap)    #思考1：为什么放在这个位置调用
    return wrap

@logger
def add(x,y):
        """'This is a function of add'"""
        print("name={}
doc={}".format(add.__name__,add.__doc__))
        return x+y


print(add(4,6))

<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>
name=add
doc='This is a function of add'
<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>-<>
10

4. 解决方案二

但凡使用装饰器都会出现属性的这个问题，为什么不把copy_properties也做成装饰器呢？

三个函数：第一个：copy原函数的装饰器 copy_properties1 第二个：装饰器 logger 第三个：功能函数 add

def copy_properties(src, dst): # 把src的相关属性赋值给dst  (fn,wrap)
    dst.__name__ = src.__name__
    dst.__doc__ = src.__doc__

#利用前面的知识我们可以对copy_properties轻松进行变形
def copy_properties1(src): #  把src的相关属性赋值给dst  (fn,wrap)  
    def _copy(dst):
        dst.__name__ = src.__name__
        dst.__doc__ = src.__doc__
        return dst 
    return _copy

带参装饰器：

def logger(fn): 
    """'This is a function of logger'"""
    @copy_properties1(fn) #wrap = copy_properties(fn)(wrap)  
    #== > 柯里化 两次传入参数 src = fn ， dst = wrap 新的wrap函数的属性已经替换为原函数的。

    def wrap(*arges,**kwarges): #wrap = copy_properties(fn)(wrap)(*arges,**kwarges)     
        """'This is a function of wrap'"""
        print('>->->->->->->->->->->->->->->->->->->->->->->->->->')
        x = fn(*arges,**kwarges)
        print('<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<-<')
        return x 

    return wrap

@logger  #add =logger(add)
def add(x,y):
        """'This is a function of add'"""
        print("name={}
doc={}".format(add.__name__,add.__doc__))
        return x+y



print(add(4,11))

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原始发表：2018-10-27，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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