利用世界杯，读懂 Python 装饰器

xiguadada 发布于2019-07-30 17:05 / 2469人阅读

摘要：今天就结合最近的世界杯带大家理解下装饰器。而德国是上届的冠军，又是这届夺冠热门。装饰器的存在是为了适用两个场景，一个是增强被装饰函数的行为，另一个是代码重用。在利用语法糖，简化赋值操作。行为良好的装饰器可以重用，以减少代码量。

Python 装饰器是在面试过程高频被问到的问题，装饰器也是一个非常好用的特性，
熟练掌握装饰器会让你的编程思路更加宽广，程序也更加 pythonic。

今天就结合最近的世界杯带大家理解下装饰器。

德国战车

6 月 17 日德国战墨西哥，小痴虽然是一个伪球迷，但每年的世界杯还是会了解下。而德国是上届的冠军，又是这届夺冠热门。德意志战车在 32 年间小组赛就没有输过！卧槽！虽然小痴很少赌球，但这次德国如此强大，肯定会赢吧。搏一搏单车变摩托！随后小痴买了德国队赢。心里想着这次肯定稳了！赢了会所嫩模！小痴连比赛都不看，美滋滋的敲着代码。

然后比赛结果却是德国爆冷 0:1 输给墨西哥队，德国队输了比赛，小痴也下海干活。只是此时的天台有点挤，风还有大。

小痴含泪的写下了下面的代码：

def guess_win(func):
    def rooftop_status():
        result = func()
        print("天台已满，请排队！")
        return result
    return rooftop_status
@guess_win
def german_team():
    print("德国必胜！")

输出结果：

德国必胜！
天台已满，请排队！

装饰器是什么

首先我们先来了解下什么是装饰器，严格来说，装饰器只是语法糖，装饰器是可调用的对象，可以像常规的可调用对象那样调用，特殊的地方是装饰器的参数是一个函数。

装饰器的存在是为了适用两个场景，一个是增强被装饰函数的行为，另一个是代码重用。

比如在上面的例子中我们在压德国队赢的时候，原本的 german_team() 函数只是输出德国必胜，但在使用装饰器（guess_win）后，它的功能多了一项：输出「天台已满，请排队！」。这就是一个简单的装饰器，实现了「增强被装饰函数的行为」。

一个良好的装饰器必须要遵守两个原则：

1 不能修改被装饰函数的代码

2 不能修改被装饰函数的调用方式

这里并不难以理解，在现在的生产环境中，很多代码是不能轻易的改写，因为这样有可能发送意想不到的影响。还有一点就是我们在看大神的代码，我们根本不懂如何改写。同时你也不能修改调用方式，因为你并不知道有在一个项目中，有多少处应用了此函数。

装饰器理解基础

如果你想要很好的理解装饰器，那下面的两个内容需要你先有所认知。

1 函数名可以赋值给变量

2 高阶函数

1 函数名可以赋值给变量

我们来看下这个例子：

def func(name):
    print("我是{}！慌的一逼！".format(name))
func("梅西")
y = func
y("勒夫")

输出结果：

我是梅西！慌的一逼！
我是勒夫！慌的一逼！

在代码中我们首先定义了函数 func，并调用了 func 函数，并且把 func 赋值给 y。y = func 表明了：函数名可以赋值给变量，并且不影响调用。

这样讲，可能还有些人不太明白。我们在来对比下我们常用的操作。这其实和整数、数字是一样的，下面的代码你肯定熟悉：

a = 1
b = a
print(a, b)

2 高阶函数

高阶函数满足如下的两个条件中的任意一个：a.可以接收函数名作为实参；b.返回值中可以包含函数名。

在 Python 标准库中的 map 和 filter 等函数就是高阶函数。

l = [1, 2, 4]
r = map(lambda x: x*3, l)
for i in r:
    print("当前天台人数：", i)

输出结果：

当前天台人数： 3
当前天台人数： 6
当前天台人数： 12

自定义一个能返回函数的函数，也是高阶函数：

def f(l):
    return map(lambda x: x *5, l)
a = f(l)
for i in a:
    print("当前天台人数：", i)

输出结果：

当前天台人数： 5
当前天台人数： 10
当前天台人数： 20

实现一个类似的装饰器

现在你已经知道了「函数名赋值」和「高阶函数」，有了这两个基础，我们就可以尝试实现一个类似的装饰器。

def status(func):
    print("慌的一逼！")
    return func
def name():
    print("我是梅西！")
temp = status(name)
temp()

输出结果：

慌的一逼！
我是梅西！

在这个例子中我们定义了一个 status 函数，status 接收一个函数名然后直接返回该函数名。这样我们实现了不修改原函数 name，并且添加了一个新功能的需求。但是这里有个缺陷就是函数的调用方式改变了。即不是原本的 name，而是 temp。

要解决这个问题很简单，相信 a = a*3 这样的表达式大家都见过，那么上述代码中的 temp = status(name) 同样可以修改为 name = status(name)，这样我们就完美的解决了问题：既添加新功能又没有修改原函数和其调用方式。修改后的代码如下：

def status(func):
    print("慌的一逼！")
    return func
def name():
    print("我是梅西！")
name = status(name)
name()

但这样的代码却有个不便之处，即每次使用这样的装饰器，我们都要写类似 name = status(name) 的代码。程序员都是懒的，所以才有那么多高级的语法。在 python 中为了简化这种情况，提供了一个语法糖 @，在每个被装饰的函数上方使用这个语法糖就可以省掉这一句代码 name = status(name)，最后的代码如下：

def status(func):
    print("慌的一逼！")
    return func
@status
def name():
    print("我是梅西！")
name()

这样我们就弄清楚了装饰器的工作原理：

1 写一个高阶函数，即参数是函数，返回的也是函数。

2 在利用语法糖@，简化赋值操作。

但是对比开头的例子，还是有些不一样。在开始的例子中，我们还实现了一个 rooftop_status 函数，来判断下当前的天台状是否人满。但是我们现在是直接返回了函数名，这样函数调用后我们就没办法做任何事情。梅西和德国慌了，我们也慌了，各个都要天台见，但在这之前我们也要考虑下天台的情况。

为了能判断天台的情况，所以此时我们需要在嵌套一层函数，将实现额外功能的部分写在内层函数中，然后将这个内层函数返回即可。这也是为什么装饰器都是嵌套函数的原因。

另外，开篇的例子并没有返回值，也没有参数，要对既有参数又有返回值的函数进行装饰的话，还需要进一步完善。能够处理返回值的装饰器：

def guess_win(func):
    def rooftop_status():
        result = func()
        print("天台已满，请排队！")
        return result
    return rooftop_status
@guess_win
def german_team():
    print("德国必胜！")
    return "赢了会所嫩模！输了下海干活！"
x = german_team()
print(x)

输出结果：

德国必胜！
天台已满，请排队！
赢了会所嫩模！输了下海干活！

能够处理参数的装饰器：

def guess_win(func):
    def rooftop_status(*args, **kwargs):
        result = func(*args, **kwargs)
        print("天台已满，请排队！")
        return result
    return rooftop_status
@guess_win
def german_team(arg):
    print("{}必胜！".format(arg))
    return "赢了会所嫩模！输了下海干活！"
x = german_team("德国")
y = german_team("西班牙")
print(x)

输出结果：

德国必胜！
天台已满，请排队！
西班牙必胜！
天台已满，请排队！
赢了会所嫩模！输了下海干活！

总结

装饰器的本质是函数，其参数是另一个函数（被装饰的函数）。装饰器通常会额外处理被装饰的函数，然后把它返回，或者将其替换成另一个函数或可调用对象。行为良好的装饰器可以重用，以减少代码量。

对于这届的世界杯，我总结了下。

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