在 Python 编程中，装饰器是一种强大的工具，用于修改或增强函数或方法的行为。装饰器本质上是一个接受函数作为参数的函数，并返回一个新的函数。通过使用装饰器，我们可以在不修改原有代码的情况下，为函数添加新的功能。
装饰器的基本概念
装饰器的核心思想是“函数可以接收另一个函数作为参数”。简单来说，装饰器就是一个高阶函数，它接收一个函数并返回一个新的函数。装饰器通常用来记录日志、性能测试、事务处理、缓存、权限校验等。
手动实现装饰器
我们可以从最基础的方式开始理解装饰器的实现原理。假设我们需要创建一个简单的装饰器来打印函数执行前后的信息：
```python
def my_decorator(func):
def wrapper():
print("Function will be executed.")
func()
print("Function has been executed.")
return wrapper
@my_decorator
def say_hello():
print("Hello, world!")
say_hello()
```
在这个例子中，`my_decorator` 是一个装饰器函数，它定义了一个内部函数 `wrapper`，这个函数在调用原始函数之前和之后分别打印了一条消息。通过 `@my_decorator` 语法糖，`say_hello` 函数被自动包装成了带有装饰器功能的新函数。
使用 `functools.wraps` 的改进
虽然上面的例子已经展示了装饰器的基本用法，但它有一个小问题：被装饰后的函数失去了原有的元信息（如函数名和文档字符串）。为了解决这个问题，我们可以借助 `functools.wraps` 来保留原始函数的信息。
```python
import functools
def my_decorator(func):
@functools.wraps(func)
def wrapper(args, kwargs):
print("Function will be executed.")
result = func(args, kwargs)
print("Function has been executed.")
return result
return wrapper
@my_decorator
def add(a, b):
"""Add two numbers."""
return a + b
print(add.__name__) 输出: add
print(add.__doc__) 输出: Add two numbers.
```
在这里，`functools.wraps` 确保了 `add` 函数的名称和文档字符串不会被覆盖。
带参数的装饰器
有时候，我们希望装饰器能够接受额外的参数。例如，我们可能需要根据不同的条件动态地应用装饰器。为了实现这一点，我们需要创建一个装饰器工厂函数：
```python
def repeat(num_times):
def decorator(func):
@functools.wraps(func)
def wrapper(args, kwargs):
for _ in range(num_times):
result = func(args, kwargs)
return result
return wrapper
return decorator
@repeat(num_times=3)
def greet(name):
print(f"Hello {name}!")
greet("Alice")
```
在这个例子中，`repeat` 是一个装饰器工厂，它返回一个实际的装饰器函数 `decorator`。通过这种方式，我们可以灵活地控制装饰器的行为。
总结
装饰器是 Python 中非常实用的特性，它允许我们在不改变函数主体的情况下扩展其功能。无论是简单的日志记录还是复杂的逻辑增强，装饰器都能帮助我们优雅地解决问题。通过理解和掌握装饰器的工作机制，我们可以写出更加简洁、可维护的代码。
希望这篇文章能帮助你更好地理解 Python 装饰器的实现原理及其应用场景！
