深入理解装饰器

Aug 24, 2018

 随编  python

　　等offer等得心慌，写写之前面试遇到的坑吧。

　　面试官：看你简历写了熟悉python？

　　我：…会一点,shell脚本写得比较多

　　面试官：那你给我讲讲装饰器吧

　　我：…呵呵

　　之前只是了解python的函数式编程，大概知道装饰器(decorator)是在代码运行期间动态增加功能同时又不改变原有代码。

< 函数+返回值高阶函数+实参高阶函数+嵌套函数+语法糖 = 装饰器 >

　　你能看懂吗？反正我是没看懂，所以一个一个的查了后才略有理解：装饰器本质上还是函数。

函数

　　理解装饰器前，需要明白函数的工作原理，我们先从一个最简单函数定义开始：

def foo(num):
    return num + 1

　　上面定义了一个函数，名字叫foo，也可以把 foo 可理解为变量名，该变量指向一个函数对象

　　调用函数只需要给函数名加上括号并传递必要的参数（如果函数定义的时候有参数的话）

value = foo(3)
print(value) # 4

　　变量名 foo 现在指向 <function foo at 0x1030060c8> 函数对象，但它也可以指向另外一个函数

def bar():
    print("bar")
foo = bar
foo() # bar()

返回值高阶函数

在Python中，一切皆为对象，函数也不例外，它可以像整数一样作为其它函数的返回值，例如：

def foo():
    return 1
 
def bar():
    return foo
 
print(bar()) # <function foo at 0x10a2f4140>
 
print(bar()()) # 1 
# 等价于
print(foo()) # 1

　　调用函数 bar() 的返回值是一个函数对象 <function foo at 0x10a2f4140>，因为返回值是函数，所以我们可以继续对返回值进行调用（记住：调用函数就是在函数名后面加()）调用bar()()相当于调用 foo()，因为 变量 foo 指向的对象与 bar() 的返回值是同一个对象。

实参高阶函数

　　函数还可以像整数一样作为函数的参数，例如：


def foo(num):
    return num + 1
 
def bar(fun):
    return fun(3)
 
value = bar(foo)
print(value)  # 4

　　函数 bar 接收一个参数，这个参数是一个可被调用的函数对象，把函数 foo 传递到 bar 中去时，foo 和 fun 两个变量名指向的都是同一个函数对象，所以调用 fun(3) 相当于调用 foo(3)。

嵌套函数

　　函数不仅可以作为参数和返回值，函数还可以定义在另一个函数中，作为嵌套函数存在，例如：

def outer():
    x = 1
    def inner():
        print(x)
    inner()
 
outer() # 1

　　inner做为嵌套函数，它可以访问外部函数的变量，调用 outer 函数时，发生了3件事：

  1. 给变量 x 赋值为1
  2. 定义嵌套函数 inner，此时并不会执行 inner 中的代码，因为该函数还没被调用，直到第3步
  3. 调用 inner 函数，执行 inner 中的代码逻辑。

闭包

　　再来看一个例子：

def outer(x):
    def inner():
        print(x)
 
    return inner
closure = outer(1)
closure() # 1

　　同样是嵌套函数，只是稍改动一下，把局部变量 x 作为参数了传递进来，嵌套函数不再直接在函数里被调用，而是作为返回值返回，这里的 closure就是一个闭包，本质上它还是函数，闭包是引用了自由变量(x)的函数(inner)。

装饰器

　　终于到正题了：

def foo():
    print("foo")

　　上面这个函数虽然没什么用，但是能说明问题就行。现在，有一个新的需求，需要在执行该函数时加上日志：

def foo():
    print("记录日志开始")
    print("foo")
    print("记录日志结束")

　　功能实现，唯一的问题就是它需要侵入到原来的代码里面，把日志逻辑加上去，如果还有好几十个这样的函数要加日志，也必须这样做，显然，这样的代码一点都不Cooooooool。那么有没有可能在不修改业务代码的提前下，实现日志功能呢？答案就是装饰器。

def outer(func):
    def inner():
        print("记录日志开始")
        func() # 业务函数
        print("记录日志结束")
    return inner
 
def foo():
    print("foo")
 
foo = outer(foo) 
foo()

　　我没有修改 foo 函数里面的任何逻辑，只是给 foo 变量重新赋值了，指向了一个新的函数对象。最后调用 foo()，不仅能打印日志，业务逻辑也执行完了。现在来分析一下它的执行流程。

　　这里的 outer 函数其实就是一个装饰器，装饰器是一个带有函数作为参数并返回一个新函数的闭包，本质上装饰器也是函数。outer 函数的返回值是 inner 函数，在 inner 函数中，除了执行日志操作，还有业务代码，该函数重新赋值给 foo 变量后，调用 foo() 就相当于调用 inner()

　　另外，python为装饰器提供了语法糖@，它用在函数的定义处：这样就省去了手动给foo重新赋值的步骤。

@outer
def foo():
    print("foo")

#即 @outer 等价于 foo = outer(foo)

foo()

　　当然，实际使用的装饰器更加复杂，比如可以接受参数的装饰器，基于类的装饰器等等，慢慢学吧

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