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V2EX  ›  Python

说说我对 Python 装饰器的理解

  •  
  •   lzjun · 63 天前 · 1903 次点击
    这是一个创建于 63 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    先说明一下,如有不正确的地方还请指正,大神请轻喷。

    Python 初学者对装饰器的理解存在困扰,我认为本质上是对 Python 函数理解不到位,Python 函数不同于其他编程语言,它可以作为第一类对象使用,这是关键。因为装饰器本质上还是函数,所以我们从函数开始说起

    函数定义

    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
    
    

    函数作为返回值

    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。

    函数作为参数

    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)。

    函数嵌套

    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

    继续往下看:

    def foo():
        print("foo")
    
    

    上面这个函数这可能是史上最简单的业务代码了,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 Pythonic。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()

    foo 重新赋值前:

    重新赋值后,foo = outer(foo)

    另外,Python 为装饰器提供了语法糖 **@**,它用在函数的定义处:

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

    这样就省去了手动给foo重新赋值的步骤。

    到这里不知你对装饰器理解了没有?当然,装饰器还可以更加复杂,比如可以接受参数的装饰器,基于类的装饰器等等,对后续感兴趣的可以关注一下公众号 Python 之禅,总之装饰器可以做的事情还是很多的。

    26 回复  |  直到 2017-06-21 10:48:17 +08:00
        1
    prasanta   63 天前 via Android
    图用什么画的
        3
    dylanninin   63 天前
    👍
        4
    Kilerd   63 天前
    @XYxe
    Server error! Your code might be too long for this tool. Shorten your code and re-try.

    略尴尬,才 400 行代码就不行了
        5
    XYxe   63 天前
    @Kilerd #4 因为 URL 太长会导致 414 Request-URI Too Large
    代码在这: https://github.com/pgbovine/OnlinePythonTutor/blob/master/v5-unity/js/opt-frontend-common.ts#L145-L169
        6
    lxml   63 天前
    帮楼主广播一下博客,Python 之禅,在我入门和进阶的过程中都起了蛮大作用的,很多内容很契合 Fluent Python 的深度,由浅入深。
        7
    douglas1997   63 天前
    好像有一个错误

    ```
    def foo(num):
    return num + 1

    def bar(fun):
    return fun(3)

    value = bar(foo)
    print(value) # 4
    ```

    这里应该是 foo(3)?
        8
    douglas1997   63 天前
    @douglas1997 我的锅= =没看清楚。Sorry
        9
    zzcchh   63 天前 via Android
    python 开发组成员说过,类是字典,函数是字典,一切皆为字典。
        10
    lzjun   63 天前
    @lxml 感谢仁兄支持
        11
    lzjun   63 天前
    @zzcchh 的确,字典在 Python 中是基石,所以在 Python3.6 中可以看到核心开发者不留余力地对字典进行深度优化
        12
    FrankFang128   63 天前
    跟 JS 很像。JS 也快要有 annotation 了
        13
    lzjun   63 天前
    @Kilerd pythontutor 只是一个用于帮助初学者理解程序内部执行流程的工具图,对于大段代码显然很吃力
        14
    kuntang   63 天前
    @FrankFang128 这有点像 java 中的 aop,而不是 annotation
        15
    FrankFang128   63 天前
    @kuntang 形式是 annotation,实质是 AOP。
    AOP 的实质就是前面插个函数、屁股后面插个函数,我的理解
        16
    linkiosk   63 天前 via iPhone
    完全 copy 来的,标点都不带变的
        17
    araraloren   63 天前
    ~~ 看英文名字 一看就明白了 wrapper,包裹在原来的函数外面
        18
    gnaggnoyil   63 天前
    >Python 函数不同于其他编程语言,它可以作为第一类对象使用

    Pascal 和 Ada 看来似乎的确已经是一具尸体了.
        19
    pyufftj   63 天前
    哇,很有用。谢谢分享!
        20
    AllenHai   63 天前
    我好像在哪儿看过这篇文章
        21
    wentian   63 天前
    can you solve this problem?
    https://www.v2ex.com/t/369746#reply0
        22
    lzjun   62 天前
    @AllenHai 微信公众号上?
        23
    qingshi   62 天前
    @lzjun python 之禅 的公众号拜读过这篇文章,看名字应该是本人。多谢作者的分享
        24
    araraloren   62 天前
    @gnaggnoyil 眼里只有 python 了。。哈哈
        25
    kisnows   62 天前
    看起来跟 js 很像
        26
    joeHuang   62 天前
    谢谢分享
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