理解 Python 中的装饰器

前言
装饰器是Python中的一个重要概念，多用于在不修改原函数的基础上，为函数增加额外的功能。

基础装饰器
例如小李给女朋友买了一款iPhone12作为生日礼物，手机原封未拆封。

def gift():print('iPhone12')gift()   # 运行显示礼物信息

但还是觉得礼物太单薄，于是又买了一盒德芙巧克力，一支dior的口红，并找了个精美的礼品盒包装了一下，盒子里放满了泡沫球。

def gift():print('iPhone12')def box(gift):print('='*5 + '礼物盒' + '='*5)print('一盒泡沫球')print('好多巧克力')print('一支dior口红')return giftgift = box(gift)   # 将礼物包装后作为礼物
gift()  # 显示礼物信息

运行后显示如下：

=====礼物盒=====
一盒泡沫球
好多巧克力
一支dior口红
iPhone12

这个box便是一个装饰器，它的参数是一个函数对象，同数字、字符串、列表、字典等数据类型一样，函数和类也可以作为函数的参数使用，毕竟在Python里人人平等，一切皆对象。

box在使用时依然返回了原来的gift，只是在拿到这个gift之前增加了两个额外的惊喜，然后我们把box作为gift使用即可。

装饰器本质上就是以函数作为参数，对函数做一些处理，并替换原函数的一种高阶函数。

上例中，使用装饰器表示为如下。

def box(gift):   #  以函数为参数的装饰器print('='*5 + '礼物盒' + '='*5)print('一盒泡沫球')print('好多巧克力')print('一支dior口红')return gift@box        # 挂载装饰器，会自动替换原函数
def gift():print('iPhone12')gift()   # 这里面得到的gift实际上是装饰后的gift即`box(gift)`

运行后显示和上例相同。

处理函数参数

小李突然想到，买哪个颜色应该征询下女友的意见，也就是原来的gift应支持一个可供选择的颜色参数。

def gift(color):print(f'iPhone12{color}版')

作为一个细心的boyfriend，小李需要根据对应的手机颜色选择同样颜色的泡沫球，也就是需要能获取到，被装饰的gift函数的参数。
这时候我们需要在盒子内部(box装饰器)，重新准备一个新的礼物，根据颜色参数做不同的处理，然后根据颜色拿到指定的iPhone12礼物。

def box(gift):print('='*5 + '礼物盒' + '='*5)def new_gift(color):  # 准备一个新的礼物，参数和原gift参数一致print(f'一盒{color}泡沫球')  # 根据颜色准备泡沫球print('好多巧克力')print('一支dior口红')return gift(color)  # 根据颜色拿到指定的iPhone12return new_gift   # 返回新礼物，新礼物调用时，增加一些惊喜，并返回原有礼物gift(color)的结果。@box
def gift(color):print(f'iPhone12{color}版')gift('红色')   # 实际上这里的gift是被box装饰后狸猫换太子的new_gift函数，而new_gift('红色')，返回原gift('红色')的结果。

在box内部为了根据参数做对应处理，我们新建了一个函数，函数内部也可以定义内部函数，内部函数new_gift可以获取并使用外部box函数的参数，如gift。

为了能获取到原有函数gift的参数，我们需要建立一个傀儡函数new_gift，这个函数和原函数gift的参数一致、返回结果一致，即new_gift(‘红色’)返回的就是gift(‘红色’)。

然后狸猫换太子，不再返回原来的gift函数对象，而是返回替换的new_gift函数对象。

运行后显示

=====礼物盒=====
一盒红色泡沫球
好多巧克力
一支dior口红
iPhone12红色版

注意：在装饰器box里，要返回一个函数对象，如上例中的return gift或本例中的return new_gift。而在傀儡函数new_gift中，为了和原函数gift结果一致，要返回原函数的调用结果即gift(color)。

从普遍意义上讲，作为商家，为了装饰器box可以包装任何形式的礼物，无论礼物有什么参数都可以满足，这就要求我们的傀儡函数new_gift支持任意类型的参数即def new_gift(args, **kwargs)。
然后把无论什么参数args, **kwargs交由原函数gift(*args, **kwargs)处理即可。
修改后，我们便得到一个通用的装饰器，可以包装任何礼物。

def box(gift):print('='*5 + '礼物盒' + '='*5)def new_gift(*args, **kwargs):    # 接受任意数量的参数if args and len(args) > 0:   # 由于参数不确定了，我们假设万一有参数，第一个参数是color参数color = args[0]print(f'一盒{color}泡沫球')else:print(f'一盒泡沫球')print('好多巧克力')print('一支dior口红')result = gift(*args, **kwargs)  # 如果我们需要对原函数的结果做出处理，可以先获取到结果# print(f'原函数结果{result}')    由于原函数gift没有return，这是其实是Nonereturn result  # 返回原函数结果return new_gift @box
def gift(color, pro=False):   # 新的礼物函数，两个参数，默认买12，万一女友要Pro，也可以if pro is True:print(f'iPhone12 Pro{color}版')else:print(f'iPhone12{color}版')gift('海蓝色', pro=True)

这样，无论被装饰的函数有几个参数，box装饰器都可以正常处理。
运行后显示如下。

=====礼物盒=====
一盒海蓝色泡沫球
好多巧克力
一支dior口红
iPhone12 Pro海蓝色版

带参装饰器
信心满满的小李觉得，在盒子上还可以做些文章，要根据女友的喜好选择不同形状的箱子，因此我们需要根据参数来定制我们的装饰器box，在盒子外面再加一层定制函数。

def custom_box(shape):   # 根据参数定制装饰器def box(gift):   # 装饰器函数print('='*5 + f'{shape}礼物盒' + '='*5)   # 根据形状定制# ...return box   # 返回装饰器函数

此时我们得到一个可以根据参数进行定制的装饰器函数custom_box，这个装饰器接收到参数后，传递给真实装饰器box，并返回定制后box装饰器函数。
完整代码如下。

def custom_box(shape):   # 根据参数定制装饰器 =====================def box(gift):   # 实际的装饰器函数 ---------------------------print('='*5 + f'{shape}礼物盒' + '='*5)def new_gift(*args, **kwargs):   # 傀儡函数 ..............if args and len(args) > 0:color = args[0]print(f'一盒{color}泡沫球')else:print(f'一盒泡沫球')print('好多巧克力')print('一支dior口红')result = gift(*args, **kwargs)return result  # 返回原函数结果 ......................return new_gift # 返回傀儡函数 ---------------------------return box   # 返回定制的装饰器 ===============================@custom_box('心形')   # 使用可定制的装饰器
def gift(color, pro=False):   if pro is True:print(f'iPhone12 Pro{color}版')else:print(f'iPhone12{color}版')gift('海蓝色', pro=True)

注意：装饰器在导入模块时立即计算的，即没调用gift(‘海蓝色’, pro=True)之前就已经执行生成定制后的box。

运行后，结果如下。

=====心形礼物盒=====
一盒海蓝色泡沫球
好多巧克力
一支dior口红
iPhone12 Pro海蓝色版

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