我们知道,在 Python 中,我们可以像使用变量一样使用函数:
函数可以被赋值给其他变量
函数可以被删除
可以在函数里面再定义函数
函数可以作为参数传递给另外一个函数
函数可以作为另一个函数的返回
简而言之,函数就是一个对象。
对一个简单的函数进行装饰
为了更好地理解装饰器,我们先从一个简单的例子开始,假设有下面的函数:
def hello(): return 'hello world'
现在我们想增强 hello() 函数的功能,希望给返回加上 HTML 标签,比如 <i>hello world</i>,但是有一个要求,不改变原来hello() 函数的定义。这里当然有很多种方法,下面给出一种跟本文相关的方法:
def makeitalic(func): def wrapped(): return "<i>" + func() + "</i>" return wrapped
在上面的代码中,我们定义了一个函数 makeitalic,该函数有一个参数 func,它是一个函数;在 makeitalic 函数里面我们又定义了一个内部函数 wrapped,并将该函数作为返回。
现在,我们就可以不改变 hello() 函数的定义,给返回加上 HTML 标签了:
>>> hello = makeitalic(hello) # 将 hello 函数传给 makeitalic >>> hello() '<i>hello world</i>'
在上面,我们将 hello 函数传给 makeitalic,再将返回赋给 hello,此时调用 hello() 就得到了我们想要的结果。
不过要注意的是,由于我们将 makeitalic 的返回赋给了 hello,此时 hello() 函数仍然存在,但是它的函数名不再是 hello 了,而是 wrapped,正是 makeitalic 返回函数的名称,可以验证一下:
>>> hello.__name__ 'wrapped'
对于这个小瑕疵,后文将会给出解决方法。
现在,我们梳理一下上面的例子,为了增强原函数 hello 的功能,我们定义了一个函数,它接收原函数作为参数,并返回一个新的函数,完整的代码如下:
def makeitalic(func): def wrapped(): return "<i>" + func() + "</i>" return wrapped def hello(): return 'hello world' hello = makeitalic(hello)
事实上,makeitalic 就是一个装饰器(decorator),它『装饰』了函数 hello,并返回一个函数,将其赋给 hello。
一般情况下,我们使用装饰器提供的 @ 语法糖(Syntactic Sugar),来简化上面的写法:
def makeitalic(func): def wrapped(): return "<i>" + func() + "</i>" return wrapped @makeitalic def hello(): return 'hello world'
像上面的情况,可以动态修改函数(或类)功能的函数就是装饰器。本质上,它是一个高阶函数,以被装饰的函数(比如上面的 hello)为参数,并返回一个包装后的函数(比如上面的 wrapped)给被装饰函数(hello)。
装饰器的使用形式
装饰器的一般使用形式如下:
@decorator def func(): pass
等价于下面的形式:
def func(): pass func = decorator(func)
装饰器可以定义多个,离函数定义最近的装饰器先被调用,比如:
@decorator_one @decorator_two def func(): pass
等价于:
def func(): pass func = decorator_one(decorator_two(func))
装饰器还可以带参数,比如:
@decorator(arg1, arg2) def func(): pass
等价于:
def func(): pass func = decorator(arg1, arg2)(func)
下面我们再看一些具体的例子,以加深对它的理解。
对带参数的函数进行装饰
前面的例子中,被装饰的函数 hello() 是没有带参数的,我们看看被装饰函数带参数的情况。对前面例子中的 hello() 函数进行改写,使其带参数,如下:
def makeitalic(func): def wrapped(*args, **kwargs): ret = func(*args, **kwargs) return '<i>' + ret + '</i>' return wrapped @makeitalic def hello(name): return 'hello %s' % name @makeitalic def hello2(name1, name2): return 'hello %s, %s' % (name1, name2)
由于函数 hello 带参数,因此内嵌包装函数 wrapped 也做了一点改变:
内嵌包装函数的参数传给了 func,即被装饰函数,也就是说内嵌包装函数的参数跟被装饰函数的参数对应,这里使用了 (*args, **kwargs),是为了适应可变参数。
看看使用:
>>> hello('python') '<i>hello python</i>' >>> hello2('python', 'java') '<i>hello python, java</i>'
带参数的装饰器
上面的例子,我们增强了函数 hello 的功能,给它的返回加上了标签 <i>…</i>,现在,我们想改用标签 <b>…</b> 或 <p>…</p>。是不是要像前面一样,再定义一个类似 makeitalic 的装饰器呢?其实,我们可以定义一个函数,将标签作为参数,返回一个装饰器,比如:
def wrap_in_tag(tag): def decorator(func): def wrapped(*args, **kwargs): ret = func(*args, **kwargs) return '<' + tag + '>' + ret + '</' + tag + '>' return wrapped return decorator
现在,我们可以根据需要生成想要的装饰器了:
makebold = wrap_in_tag('b') # 根据 'b' 返回 makebold 生成器 @makebold def hello(name): return 'hello %s' % name >>> hello('world') '<b>hello world</b>'
上面的形式也可以写得更加简洁:
@wrap_in_tag('b') def hello(name): return 'hello %s' % name
这就是带参数的装饰器,其实就是在装饰器外面多了一层包装,根据不同的参数返回不同的装饰器。
多个装饰器
现在,让我们来看看多个装饰器的例子,为了简单起见,下面的例子就不使用带参数的装饰器。
def makebold(func): def wrapped(): return '<b>' + func() + '</b>' return wrapped def makeitalic(func): def wrapped(): return '<i>' + func() + '</i>' return wrapped @makebold @makeitalic def hello(): return 'hello world'
上面定义了两个装饰器,对 hello 进行装饰,上面的最后几行代码相当于:
def hello(): return 'hello world' hello = makebold(makeitalic(hello))
调用函数 hello:
>>> hello() '<b><i>hello world</i></b>'
基于类的装饰器
前面的装饰器都是一个函数,其实也可以基于类定义装饰器,看下面的例子:
class Bold(object): def __init__(self, func): self.func = func def __call__(self, *args, **kwargs): return '<b>' + self.func(*args, **kwargs) + '</b>' @Bold def hello(name): return 'hello %s' % name >>> hello('world') '<b>hello world</b>'
可以看到,类 Bold 有两个方法:
__init__():它接收一个函数作为参数,也就是被装饰的函数
__call__():让类对象可调用,就像函数调用一样,在调用被装饰函数时被调用
还可以让类装饰器带参数:
class Tag(object): def __init__(self, tag): self.tag = tag def __call__(self, func): def wrapped(*args, **kwargs): return "<{tag}>{res}</{tag}>".format( res=func(*args, **kwargs), tag=self.tag ) return wrapped @Tag('b') def hello(name): return 'hello %s' % name
需要注意的是,如果类装饰器有参数,则 __init__ 接收参数,而 __call__ 接收 func。
装饰器的副作用
前面提到,使用装饰器有一个瑕疵,就是被装饰的函数,它的函数名称已经不是原来的名称了,回到最开始的例子:
def makeitalic(func): def wrapped(): return "<i>" + func() + "</i>" return wrapped @makeitalic def hello(): return 'hello world'
函数 hello 被 makeitalic 装饰后,它的函数名称已经改变了:
>>> hello.__name__ 'wrapped'
为了消除这样的副作用,Python 中的 functool 包提供了一个 wraps 的装饰器:
from functools import wraps def makeitalic(func): @wraps(func) # 加上 wraps 装饰器 def wrapped(): return "<i>" + func() + "</i>" return wrapped @makeitalic def hello(): return 'hello world' >>> hello.__name__ 'hello'
小结
本质上,装饰器就是一个返回函数的高阶函数。
装饰器可以动态地修改一个类或函数的功能,通过在原有的类或者函数上包裹一层修饰类或修饰函数实现。
事实上,装饰器就是闭包的一种应用,但它比较特别,接收被装饰函数为参数,并返回一个函数,赋给被装饰函数,闭包则没这种限制。
来源:https://segmentfault.com/a/1190000007558691