python高阶函数闭包装饰器_5.初识python装饰器高阶函数＋闭包＋函数嵌套＝装饰器...

一.什么是装饰器？

实际上装饰器就是个函数，这个函数可以为其他函数提供附加的功能。

装饰器在给其他函数添加功能时，不会修改原函数的源代码，不会修改原函数的调用方式。

高阶函数＋函数嵌套＋闭包＝装饰器

1.1什么是高阶函数？

1.1.1函数接收的参数，包涵一个函数名。

1.1.2 函数的返回值是一个函数名。

其实这两个条件都很好满足，下面就是一个高阶函数的例子。

def test1():

print "hamasaki ayumi"

def test2(func):

return test1

下面这个代码就满足了对高阶函数所有的条件，

1.1.3 满足以上条件的任意一个条件，就可以称为高阶函数。

如果只是给一个函数添加一个功能，并且不修改原函数的代码，这一点需求，我们通过高阶函数就可以实现，下面是给函数添加一个计算执行时间并不修改函数原有代码的功能。

#!/usr/bin/python2.7

# -*- coding:utf-8 -*-

import time

def foo():

time.sleep(1)

print "hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!"

def test(func):

start_time = time.time()

func()

stop_time = time.time()

run_time = stop_time - start_time

print run_time

test(foo)

输出结果：

hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!

1.00331807137

通过上面的测试结果，可以看出，没有修改foo函数的原代码，还给函数增加了一个显示执行时间的功能。

虽然使用高阶函数给原函数foo增加了功能，但是修改了原函数的调用方式，违反了开放封闭原则。

刚刚说了高阶函数接收的参数是一个函数名，我们可以利用这个特性，给函数增加功能（在不修改原代码的前提下）。

那么，高阶函数的另外一个特点，返回值是一个函数，如果应用这种特性，就可以做到不改变函数的调用方式了。那我们就来试一下，只通过高阶函数，是否可以完成装饰器的功能。

import time

def runtime(func):

start_time = time.time()

func()

stop_time = time.time()

run_time = stop_time - start_time

print run_time

return func

def foo():

time.sleep(1)

print "hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!"

foo = runtime(foo)

foo()

输出结果如下：

hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!

1.0050868988

hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!

从得到的结果来看，foo函数被多执行了一次，具体原因，来分析下。

首先调用了runtime(foo),解释器解释到func()的时候，foo函数被执行了一次，runtime函数在return的时候，将foo函数体，return给了foo变量，最后我们在调用foo()的时候，导致foo函数又被多执行了一次，这显然不是我们想要的效果。

所以说，“装饰器”所拥有的功能，单单只通过高阶函数，是无法实现的。

接下来就需要用到剩下的两个知识点了，分别是函数嵌套和函数闭包。

2.什么是函数嵌套？

说到函数嵌套，总会有人以为，在一个函数中调用了另外一个函数，就属于函数嵌套了，就像下面这个例子一样。

def f1():

print 'f1'

def f2():

print 'f2'

f1()

注意！！这并不是函数嵌套！！

真正的函数嵌套是指，在一个函数中又定义了一个函数。

def f1():

print 'f1'

def f2():

print 'f2'

print locals()

f1()

像这种在一个函数体内又创建了一个函数，这种形式才属于函数嵌套。

3.什么是闭包函数？

闭包函数，大概可以解释为，在一个内部函数中，对外部作用域（这里的外部作用域指的不是全局作用域！）的变量进行引用，函数内部就可以被理解为是闭包的，下面是一个闭包函数的例子。

a = 1

def f1():

a = 2

def f2():

print a

f2()

f1()

3.1 关于闭包函数的一些使用注意事项。

3.1.1 第一条要注意的就是！闭包函数内部，默认是不可以修改外部作用域的变量的！！（使用nonlocal关键字声明例外）

示例1:

def f1():

x = 1

def f2():

x = 2

print x

f2()

print x

f1()

最后输出的结果是：

在闭包函数中定义的x变量，并没有影响到外部作用域的x变量。

例子2:

def foo():

a = 1

def bar():

a = a + 1

return a

return bar

f = foo()

print f()

分析一下这段代码所存在的问题，在执行foo()函数的时候，python会倒入闭包函数bar，来分析这个作用域的局部变量，其实python在内部规定了，在等号左边的变量都是局部变量，在闭包函数bar中，a赋值在等号的左边，被python认定为这个a是闭包函数bar中的局部变量，在执行print f()时，程序运行到a＝a＋1的时候，python会在闭包函数bar中找在等号右边的a的值，如果找不到，就报错了。（因为python之前已经把a当做bar闭包函数中的局部变量了。）

那么接下来，我们融合高阶函数＋闭包＋函数嵌套这三个知识点，来试试看是否可以实现装饰器的功能。

#!/usr/bin/python2.7

# -*- coding:utf-8 -*-

import time

def runtime(func):

def func_in():

start_time = time.time()

func()

stop_time = time.time()

run_time = stop_time - start_time

print run_time

return func_in

def foo():

time.sleep(1)

print "hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!"

foo = runtime(foo)

foo()

输出的结果：

hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!

1.00491380692

从结果中可以看出，这次通过上面说的三个知识点，成功初步实现了“装饰器”的功能。

虽然这个通过函数闭包，函数嵌套，高阶函数这三个函数的特性实现了类似装饰器的功能，但是，还是有个小瑕疵，我们看下上个例子的最后两行代码。

foo = runtime(foo)

foo()

如果有很多个函数都要使用前面这个“装饰器”的话，每个函数在调用之前都要重新赋值特别麻烦！

为了更完美的实现装饰器的功能，还需要引入python中的“语法糖”，也就是一个@符号。

这个“@”符号就是python装饰器的语法糖，用法就是@后面加上装饰器的名字，需要使用这个装饰器，“装饰”哪个函数，就把这个装饰器加在函数的上面就可以了。下面是装饰器语法糖的使用示例。

def runtime(func):

def func_in():

start_time = time.time()

func()

stop_time = time.time()

run_time = stop_time - start_time

print run_time

return func_in

@runtime

def foo():

time.sleep(1)

print "hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!"

foo()

＃使用rumtime装饰器，对foo函数做“装饰”。

@runtime ＝ foo = runtime(foo)

这两个语法意义是相同的，只不过不用在每次调用函数之前，都要对函数重新赋值。

4.装饰器的返回值。

这只是实现了基本的装饰器，看上面的例子，会发现一个问题，在执行foo函数的时候没有返回值。

现在有个需求，就是给foo函数添加个返回值，那我们就先直接在foo函数中retrun一个返回值出来，看看会有什么效果。

@runtime

def foo():

time.sleep(1)

print "hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!"

return "此处是foo函数的返回值"

a = foo() ＃将foo函数的返回值赋值给变量a，然后输出变量a的结果，看看是否能得到我们想要的返回值。

print a

输出结果如下：

hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!

1.00362682343

None

明明在foo函数中定义了返回值，但是执行了foo函数所获的的返回值依旧是None，这是为什么？

下面来分析一下原因。

首先，foo函数使用了之前写的runtime装饰器@runtime就相当于foo ＝ runtime(foo)，看起来运行的是foo函数但实际运行的是runtime函数，runtime函数中，内部包涵的子函数func_in（其实准确的说，最终执行的是runtime函数中的func_in子函数），没有包含任何返回值，如果想让这个foo函数能return出指定的返回值，就需要从上一层的装饰器开始下手。

import time

def runtime(func):

def func_in():

start_time = time.time()

ret = func() ＃注意看这里！！这里将传进来的foo函数的返回值赋给了ret变量

stop_time = time.time()

run_time = stop_time - start_time

print run_time

return ret ＃注意看这里！！这里将ret变量直接返回了出去

return func_in

@runtime

def foo():

time.sleep(1)

print "hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!"

return "此处是foo函数的返回值"

#foo = runtime(foo)

print foo()

下面是输出结果：

hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!

1.00427913666

此处是foo函数的返回值

现在通过修改runtime函数内部的func_in子函数的返回值，得到了想要的结果。

5.装饰器的变量

依旧用前面的例子举例，现在foo函数中定义了两个形参，需要接收两个参数才可以运行，首先，我们修改foo函数。

@runtime

def foo(name,age):

time.sleep(1)

print "hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!"

print "name:%s age:%s" %(name,age)

return "此处是foo函数的返回值"

下面来调用foo函数来看结果。

print foo(name='suhaozhi',age=18)

下面是输出结果：

print foo(name='suhaozhi',age=18)

TypeError: func_in() takes no arguments (2 given)

结果就是返回了一个异常。

我们来看下这个异常的内容，说的是func_in函数不需要任何参数，其实仔细想想我们执行foo函数，后 main真正执行的就是装饰器runtime内部定义的func_in子函数，所以，要给原来的函数传什么样的值，在装饰器内部也要做相应的修改。

import time

def runtime(func):

def func_in(*args,**kwargs): 《＝＝＝＝#注意看这里！当调用foo函数时，其实时从这里开始执行。

start_time = time.time()

ret = func(*args,**kwargs) 《＝＝＝＝＝＃注意看这里，此处用于接收func_in传进来的参数。

stop_time = time.time()

run_time = stop_time - start_time

print run_time

return ret

return func_in

@runtime

def foo(name,age):

time.sleep(1)

print "hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!"

print "name:%s age:%s" %(name,age)

return "此处是foo函数的返回值"

print foo(name='suhaozhi',age=18)

下面时输出结果。

hamasaki ayumi <> 3.28 now on sale!

name:suhaozhi age:18

1.00473690033

此处是foo函数的返回值

至于为什么要使用万能参数，就是因为装饰器要修饰的每个函数所传的变量都是不一样的，所以使用万能参数后，装饰器内部就可以接收各种不同类型不同个数的变量了。

本篇文章只是对装饰器的初步了解！关于装饰器的更多内容都在后面的文章中～未完待续～

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