如何使用Python裝飾器修改函數(shù)行為

這篇文章主要介紹了如何使用Python裝飾器修改函數(shù)行為的相關(guān)知識，內(nèi)容詳細易懂，操作簡單快捷，具有一定借鑒價值，相信大家閱讀完這篇如何使用Python裝飾器修改函數(shù)行為文章都會有所收獲，下面我們一起來看看吧。

Python 中的裝飾器是什么

裝飾器在 Python中是一個非常強大和有用的工具，因為它允許程序員修改函數(shù)或類的行為。裝飾器允許我們包裝另一個函數(shù)，以擴展包裝函數(shù)的行為，而無需修改基礎(chǔ)函數(shù)定義。這也被稱為元編程，因為程序本身在程序運行時會嘗試修改自身的另一部分。

裝飾器是語法糖： 在代碼中利用更簡潔流暢的語法實現(xiàn)更為復(fù)雜的功能。

我們知道，Python 一切皆對象。這意味著 Python 中的函數(shù)可以用作參數(shù)或作為參數(shù)傳遞。一等函數(shù)的屬性：

• 函數(shù)是 Object 類型的實例。

• 可以將函數(shù)存儲在變量中。

• 可以將該函數(shù)作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)。

• 可以從函數(shù)中返回函數(shù)。

• 可以將它們存儲在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，例如哈希表，列表等。

讓我們看一個這樣的例子。

def hello():
    print('Welcome to Python Decorator!')
another_hello = hello()
another_hello
# Welcome to Python Decorator!

定義了一個 hello() 函數(shù)，然后將 hello 函數(shù)分配給 another_hello 變量，然后調(diào)用這個變量，得到的結(jié)果是 hello 函數(shù)被執(zhí)行。

既然 Python 中的函數(shù)是對象，那么除了可以簡單的調(diào)用之外，就可以把函數(shù)作為對象傳遞給另一個函數(shù)。

def print_welcome():
    print('Welcome to Python Decorator!')
def print_hello(func):
    def inner():
        print('Hello!')
        func()
    return inner
decorated = print_hello(print_welcome)
decorated()
# Hello!
# Welcome to Python Decorator!

語法糖

但是，上面的代碼使用了內(nèi)部函數(shù)我們可以通過簡單地用裝飾器函數(shù) print_hello() 來裝飾 print_welcome() 函數(shù)。

裝飾器可以簡化我們的操作。功能完全一樣，但它的代碼更簡潔。即通過 @ 符號簡化裝飾器的使用，如下所示：

def print_hello(func):
    def inner():
        print('Hello!')
        func()
    return inner
@print_hello
def print_welcome():
    print('Welcome to Python Decorator!')
print_welcome()
# Hello!
# Welcome to Python Decorator!

通過這樣做，我們能夠消除將一個函數(shù)顯式傳遞到另一個函數(shù)中的使用。Python 裝飾器隱式處理這一點。

使用 Python 裝飾器修改函數(shù)行為

使用 Python 裝飾器對函數(shù)進行計時

為了演示它們的實用性，讓我們構(gòu)建一個函數(shù)，該函數(shù)采用另一個函數(shù)并對其執(zhí)行進行計時。在這里，使用裝飾器的好處是它允許我們遵循 DRY 編程原則。

裝飾器可用于測量函數(shù)執(zhí)行所需的時間。 如果你定義一個簡單的睡眠函數(shù)，以計算該函數(shù)的運行時。

import time
def timeit(func):
    def timed():
        start = time.time()
        result = func()
        end = time.time()
        print(f'Program took {(end - start) * 1000}s to run')
        return result
    return timed
@timeit
def print_welcome():
    print('Welcome to Python Decorator!')
print_welcome()
# Welcome to Python Decorator!
# Program took 0.0s to run

分析一下上面的代碼：

• 定義了一個函數(shù) timeit() 接受另一個函數(shù)

• 該函數(shù)還有另一個內(nèi)部函數(shù) timed()

• 函數(shù)跟蹤開始時間，執(zhí)行修飾函數(shù)，跟蹤結(jié)束時間，計算差值并返回結(jié)果

• 最后，外層函數(shù)返回內(nèi)層函數(shù)

當我們將此裝飾器函數(shù)應(yīng)用于我們的函數(shù) print_welcome() 時，首先會返回歡迎問候語，然后顯示執(zhí)行時間。

使用 Python 裝飾器將有用信息記錄到終端

與上面的例子類似，我們可以在程序運行時使用裝飾器將有用的信息打印到終端。例如，我們可能想知道正在運行哪個函數(shù)以及當前時間。也可以使用裝飾器傳遞到日志文件:

from datetime import datetime
def log_info(func):
    def inner():
        print(f'Starting run at {datetime.now()}')
        print(f'Running {func.__name__}')
        func()
    return inner
@log_info
def print_welcome():
    print('Welcome to Python Decorator!')
print_welcome()
# Starting run at 2022-03-27 23:26:38.473310
# Running print_welcome
# Welcome to Python Decorator!

在上面的示例中，在運行函數(shù)之前，我們的裝飾器打印當前日期和時間以及將要運行的函數(shù)的名稱。如果您正在運行較長的腳本，并且只是想知道程序的位置，這可能很有用。

Web app 中使用的裝飾器

讓我們以 Web 應(yīng)用程序的用例為例。當您在 Flask 中構(gòu)建 Web 應(yīng)用程序時，您總是會編寫 url 路由。 每條路線都是 Web 應(yīng)用程序中的特定頁面。 打開頁面 /about 可能會調(diào)用 about_page() 方法。

@app.route("/about")
def about_page():
  return "Website about nachos"

將參數(shù)傳遞給 Python 裝飾器

到目前為止，您已經(jīng)學(xué)習(xí)了如何創(chuàng)建一些有用的 Python 裝飾器。然而，這些裝飾器都沒有傳入?yún)?shù)。在本節(jié)中，您將學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建接受參數(shù)的 Python 裝飾器。

為此，我們將允許在 Python 語法魔術(shù)解壓縮。使用 func_name(*args，**kwargs)，它將解壓縮所有參數(shù)和所有關(guān)鍵字參數(shù)。通過在裝飾器中使用它，可以確保裝飾器將接受任意數(shù)量的參數(shù)或關(guān)鍵字參數(shù)。這使得它們在重復(fù)使用時更加實用。

def print_function_name(func):
    def inner(*args, **kwargs):
        print(f'Running {func.__name__}...')
        return func(*args, **kwargs)
    return inner
@print_function_name
def add_nums(a, b):
    print(a + b)
add_nums(1, 2)
# Running add_nums...
# 3

上述方法的美妙之處在于它同時接受位置和關(guān)鍵字參數(shù)。因此，即使我們以以下任何格式執(zhí)行該函數(shù)，該函數(shù)也將運行：

• add_nums(1024, 2020)

• add_nums(1024, b = 2021)

• add_nums(a = 1024, b = 2222)

使用多個 Python 裝飾器

關(guān)于 Python 裝飾器的一個有趣的方式是：可以同時使用多個裝飾器。這意味著您可以將多個裝飾器應(yīng)用于單個函數(shù)。為了理解這一點，來看一個例子：

def one(func):
    def inner(*args, **kwargs):
        print('1')
        return func(*args, **kwargs)
    return inner
def two(func):
    def inner(*args, **kwargs):
        print('2')
        return func(*args, **kwargs)
    return inner
@one
@two
def speak(text):
    print(text)
speak('Hello')
# 1
# 2
# Hello

我們的裝飾器函數(shù)所做的唯一事情就是打印出數(shù)字 1 和數(shù)字 2。通過將裝飾器 @one 放在 @two 之前，您可以將 two()包裝的函數(shù)包裝為 one()。為了說明這一點，您可以切換順序以查看如何修改行為：

# Changing decorator order
@two
@one
def speak(text):
    print(text)
speak('Hello')
# 2
# 1
# Hello

通過首先放置 @two 裝飾器，該函數(shù)成為最外層的函數(shù)。

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