Python装饰器

2025年4月17日 | 阅读 8 分钟

装饰器是 Python 中最有帮助和最强大的工具之一。它们用于修改函数的行为。装饰器提供了包装另一个函数以扩展被包装函数功能的灵活性，而无需永久修改它。

在装饰器中，函数作为参数传递给另一个函数，然后在包装函数内部调用。

它也被称为元编程，即程序的某一部分试图在编译时改变程序的另一部分。

在理解装饰器之前，我们需要了解一些 Python 的重要概念。

Python 中的函数是什么？

Python 最有趣的特性是，一切都被视为对象，即使是类或我们在 Python 中定义的任何变量也都被视为对象。函数是 Python 中的一等公民对象，因为它们可以被引用、传递给变量，并作为其他函数的返回值。示例如下。

示例

def func1(msg):    # here, we are creating a function and passing the parameter
    print(msg)  
func1("Hii, welcome to function ")   # Here, we are printing the data of function 1
func2 = func1      # Here, we are copying the function 1 data to function 2
func2("Hii, welcome to function ")   # Here, we are printing the data of function 2

输出

Hii, welcome to function 
Hii, welcome to function

在上面的程序中，当我们运行代码时，两个函数都会给出相同的输出。func2 引用了函数 func1 并像函数一样行事。我们需要理解以下函数概念：

函数可以被引用并传递给变量，也可以作为其他函数的返回值。
函数可以声明在另一个函数内部，并作为参数传递给另一个函数。

内部函数

Python 提供了在另一个函数内部定义函数的便利。这类函数称为内部函数。请看以下示例：

示例

def func():    # here, we are creating a function and passing the parameter
     print("We are in first function")      # Here, we are printing the data of function 
     def func1():      # here, we are creating a function and passing the parameter
           print("This is first child function")  # Here, we are printing the data of function 1 
     def func2():      # here, we are creating a function and passing the parameter
           print("This is second child function")      # Here, we are printing the data of         # function 2 
     func1()  
     func2()  
func()  

输出

We are in first function
This is first child function
This is second child function

在上面的程序中，子函数的声明方式无关紧要。子函数的执行会影响输出。这些子函数与 func() 是局部绑定的，因此不能单独调用。

接受其他函数作为参数的函数也称为高阶函数。请看以下示例：

示例

def add(x):          # here, we are creating a function add and passing the parameter
    return x+1       # here, we are returning the passed value by adding 1
def sub(x):          # here, we are creating a function sub and passing the parameter
    return x-1        # here, we are returning the passed value by subtracting 1
def operator(func, x):    # here, we are creating a function and passing the parameter
    temp = func(x)  
    return temp  
print(operator(sub,10))  # here, we are printing the operation subtraction with 10
print(operator(add,20))   # here, we are printing the operation addition with 20

输出

9
21

在上面的程序中，我们将 sub() 函数和 add() 函数作为参数传递给了 operator() 函数。

一个函数可以返回另一个函数。请看下面的例子：

示例

def hello():         # here, we are creating a function named hello
    def hi():         # here, we are creating a function named hi
        print("Hello")             # here, we are printing the output of the function
    return hi         # here, we are returning the output of the function
new = hello()  
new()  

输出

Hello

在上面的程序中，hi() 函数嵌套在 hello() 函数内部。每次调用 hi() 时都会返回它。

使用参数装饰函数

让我们举个例子来理解带参数的装饰器函数。

示例

def divide(x,y):       # here, we are creating a function and passing the parameter
    print(x/y)         # Here, we are printing the result of the expression
def outer_div(func):      # here, we are creating a function and passing the parameter  
    def inner(x,y):      # here, we are creating a function and passing the parameter
        if(x<y):  
            x,y = y,x  
           return func(x,y)     
# here, we are returning a function with some passed parameters
     return inner  
divide1 = outer_div(divide)  
divide1(2,4)  

输出

2.0

语法装饰器

在上面的程序中，我们装饰了 out_div()，这有点繁琐。Python 允许使用 @ 符号以简单的方式使用装饰器，而不是使用上述方法。有时它被称为“派”（pie）语法。

def outer_div(func):     # here, we are creating a function and passing the parameter
    def inner(x,y):        # here, we are creating a function and passing the parameter
        if(x<y):  
           x,y = y,x  
          return func(x,y)       # here, we are returning the function with the parameters
     return inner  
# Here, the below is the syntax of generator  
@outer_div  
def divide(x,y):      # here, we are creating a function and passing the parameter 
     print(x/y)  

输出

2.0

重用装饰器

我们也可以通过重调用该装饰器函数来重用装饰器。让我们将装饰器放入自己的模块中，可以在许多其他函数中使用。创建一个名为 mod_decorator.py 的文件，其中包含以下代码：

def do_twice(func):      # here, we are creating a function and passing the parameter
    def wrapper_do_twice():     
     # here, we are creating a function and passing the parameter
        func()  
        func()  
    return wrapper_do_twice  
We can import mod_decorator.py in another file.
from decorator import do_twice  
@do_twice  
def say_hello():  
    print("Hello There")  
say_hello()  

我们可以在其他文件中导入 mod_decorator.py。

from decorator import do_twice
@do_twice
def say_hello():
    print("Hello There")
say_hello()

输出

Hello There
Hello There

带参数的 Python 装饰器

我们想向函数传递一些参数。让我们在以下代码中这样做：

from decorator import do_twice
@do_twice
def display(name):
     print(f"Hello {name}")
display()

输出

TypeError: display() missing 1 required positional argument: 'name'

正如我们所见，该函数不接受参数。运行此代码会引发错误。我们可以通过在内部包装函数中使用 \*args 和 \*\*kwargs 来修复此错误。修改 decorator.py 如下：

def do_twice(func):
    def wrapper_function(*args,**kwargs):
        func(*args,**kwargs)
        func(*args,**kwargs)
   return wrapper_function

现在 wrapper_function() 可以接受任意数量的参数并将它们传递给函数。

from decorator import do_twice
@do_twice
def display(name):
      print(f"Hello {name}")
display("John")

输出

Hello John
Hello John

从装饰函数返回值

我们可以控制被装饰函数的返回类型。示例如下：

from decorator import do_twice
@do_twice
def return_greeting(name):
     print("We are created greeting")
     return f"Hi {name}"
hi_adam = return_greeting("Adam")

输出

We are created greeting
We are created greeting

花式装饰器

让我们通过以下主题来理解花式装饰器：

类装饰器

Python 提供了两种装饰类的方法。首先，我们可以装饰类中的方法；Python 中有内置装饰器，如 @classmethod、@staticmethod 和 @property。@classmethod 和 @staticmethod 在类内部定义方法，这些方法与类的任何其他实例无关。@property 通常用于修改类属性的 getter 和 setter。让我们通过以下示例来理解它：

示例：1-

@property 装饰器 - 使用它，我们可以将类函数用作属性。请看以下代码：

class Student:     # here, we are creating a class with the name Student
    def __init__(self,name,grade):  
         self.name = name  
         self.grade = grade  
    @property  
    def display(self):  
         return self.name + " got grade " + self.grade  
  
stu = Student("John","B")  
print("Name of the student: ", stu.name)  
print("Grade of the student: ", stu.grade)  
print(stu.display)  

输出

Name of the student: John
Grade of the student: B
John got grade B

示例：2-

@staticmethod 装饰器- @staticmethod 用于在类中定义静态方法。它可以通过类名或类的实例来调用。请看以下代码：

class Person:       # here, we are creating a class with the name Student
     @staticmethod  
     def hello():         # here, we are defining a function hello
          print("Hello Peter")  
per = Person()  
per.hello()  
Person.hello()  

输出

Hello Peter
Hello Peter

单例类

单例类只有一个实例。Python 中有很多单例，包括 True、None 等。

嵌套装饰器

我们可以通过将多个装饰器堆叠在一起使用它们。让我们看下面的例子：

@function1
@function2
def function(name):
      print(f "{name}")

在上面的代码中，我们通过将它们堆叠在一起来使用嵌套装饰器。

带参数的装饰器

向装饰器传递参数总是很有用的。装饰器可以根据参数的给定值执行多次。让我们看下面的例子：

示例

Import functools      # here, we are importing the functools into our program
def repeat(num):     # here, we are defining a function repeat and passing parameter
# Here, we are creating and returning a wrapper function  
    def decorator_repeat(func):  
        @functools.wraps(func)  
        def wrapper(*args,**kwargs):  
            for _ in range(num):  # here, we are initializing a for loop and iterating till num
                value = func(*args,**kwargs)  
             return value      # here, we are returning the value
          return wrapper    # here, we are returning the wrapper class
    return decorator_repeat  
#Here we are passing num as an argument which repeats the print function  
@repeat(num=5)     
def function1(name):  
     print(f"{name}")  

输出

JavatPoint
JavatPoint
JavatPoint
JavatPoint
JavatPoint

在上面的例子中，@repeat 引用了一个可以被另一个函数调用的函数对象。@repeat(num = 5) 将返回一个充当装饰器的函数。

上面的代码可能看起来很复杂，但它是最常用的装饰器模式，其中我们使用了一个额外的 def 来处理传递给装饰器的参数。

注意：带参数的装饰器在编程中不常用，但它提供了灵活性。我们可以使用它，也可以不使用参数。

有状态装饰器

有状态装饰器用于跟踪装饰器的状态。让我们来看一个创建装饰器的例子，该装饰器计算函数被调用了多少次。

示例

Import functools          # here, we are importing the functools into our program
def count_function(func):     
# here, we are defining a function and passing the parameter func  
@functools.wraps(func)  
def wrapper_count_calls(*args, **kwargs):  
wrapper_count_calls.num_calls += 1  
print(f"Call{wrapper_count_calls.num_calls} of {func.__name__!r}")  
return func(*args, **kwargs)  
wrapper_count_calls.num_calls = 0  
return wrapper_count_calls      # here, we are returning the wrapper call counts
@count_function  
def say_hello():  # here, we are defining a function and passing the parameter 
print("Say Hello")  
say_hello()  
say_hello()  

输出

Call 1 of 'say_hello'
Say Hello
Call 2 of 'say_hello'
Say Hello

在上面的程序中，状态表示在包装函数上存储的函数调用次数 .num_calls。当我们调用 say_hello() 时，它将显示函数被调用的次数。

类作为装饰器

类是维护状态的最佳方式。在本节中，我们将学习如何使用类作为装饰器。这里我们将创建一个包含 \_\_init\_\_() 的类，并以 func 作为参数。该类需要是可调用的，以便它可以代替被装饰的函数。

为了使类可调用，我们实现了特殊的 \_\_call\_\_() 方法。

代码

import functools         # here, we are importing the functools into our program
class Count_Calls:       # here, we are creating a class for getting the call count
def __init__(self, func):  
functools.update_wrapper(self, func)  
self.func = func  
self.num_calls = 0  
def __call__(self, *args, **kwargs):  
self.num_calls += 1  
print(f"Call{self.num_calls} of {self.func.__name__!r}")  
return self.func(*args, **kwargs)  
@Count_Calls  
def say_hello():  # here, we are defining a function and passing the parameter
print("Say Hello")  
say_hello()  
say_hello()  
say_hello()  

输出

Call 1 of 'say_hello'
Say Hello
Call 2 of 'say_hello'
Say Hello
Call 3 of 'say_hello'
Say Hello

\_\_init\_\_() 方法存储对函数的引用，并且可以执行任何其他必需的初始化。

下一主题Python Generators

Python装饰器

Python 中的函数是什么？

内部函数

使用参数装饰函数

语法装饰器

重用装饰器

带参数的 Python 装饰器

从装饰函数返回值

花式装饰器

类装饰器

单例类

嵌套装饰器

带参数的装饰器

注意：带参数的装饰器在编程中不常用，但它提供了灵活性。我们可以使用它，也可以不使用参数。

有状态装饰器

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注意：带参数的装饰器在编程中不常用，但它提供了灵活性。我们可以使用它，也可以不使用参数。

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