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装饰器（Decorator）是 Python 中一种强大的语法特性，它允许在不修改原函数或类代码的情况下，动态地增强其功能。理解装饰器的核心在于掌握 函数作为一等公民 和 闭包 的概念。以下是逐步深入的分析：
一、装饰器的本质
装饰器的核心是一个 高阶函数，它接收一个函数作为参数，并返回一个新函数（或类）。
通过 @decorator 语法糖，Python 自动将原函数传递给装饰器，并用返回的新函数替换原函数。
def decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):print("Before calling", func.__name__)result = func(*args, **kwargs)print("After calling", func.__name__)return resultreturn wrapper@decorator
def say_hello():print("Hello!")say_hello()
# 输出:
# Before calling say_hello
# Hello!
# After calling say_hello
二、装饰器的工作原理
-
语法糖的等价形式
@decorator等价于say_hello = decorator(say_hello)，即装饰器返回的wrapper函数替换了原函数。 -
闭包与作用域
装饰器内部定义的wrapper函数捕获了外层变量func，形成闭包。这使得wrapper可以在调用时访问到原函数。 -
保留原函数元信息
使用functools.wraps(func)装饰wrapper函数，可以保留原函数的__name__、__doc__等元信息。
from functools import wrapsdef decorator(func):@wraps(func)def wrapper(*args, **kwargs):# ...return wrapper
三、带参数的装饰器
若装饰器需要接受参数，需再嵌套一层函数，形成 三层嵌套结构：
def repeat(n):def outer_wrapper(func):@wraps(func)def wrapper(*args, **kwargs):for _ in range(n):result = func(*args, **kwargs)return resultreturn wrapperreturn outer_wrapper@repeat(3)
def greet(name):print(f"Hello, {name}!")greet("Alice")
# 输出:
# Hello, Alice!
# Hello, Alice!
# Hello, Alice!
四、类装饰器
类也可以作为装饰器，只需实现 __call__ 方法：
class Logger:def __init__(self, func):self.func = funcdef __call__(self, *args, **kwargs):print(f"Calling {self.func.__name__}")return self.func(*args, **kwargs)@Logger
def calculate(a, b):return a + bprint(calculate(2, 3))
# 输出:
# Calling calculate
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五、装饰器的应用场景
- 日志记录：自动记录函数调用信息。
- 性能测试：统计函数执行时间。
- 权限校验：检查用户权限后再执行函数。
- 缓存：实现缓存机制（如
functools.lru_cache）。 - 路由注册：Web 框架（如 Flask）用装饰器注册 URL 路由。
六、注意事项
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装饰器顺序：多个装饰器按从下到上的顺序应用。
@decorator1 @decorator2 def func(): ... # 等价于 func = decorator1(decorator2(func)) -
装饰器副作用：装饰器可能修改函数签名或引入隐藏行为，需谨慎设计。
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调试问题：使用
functools.wraps保留原函数信息，便于调试。
七、总结
装饰器的核心思想是 函数组合，通过将功能模块化，实现代码复用和解耦。深入理解装饰器需要掌握：
- 函数作为对象传递
- 闭包与作用域
- 可变参数（
*args,**kwargs） - 元编程思想
掌握装饰器能让代码更简洁、可维护性更高，是 Python 高级编程的必备技能。