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利用世界杯,读懂 Python 装饰器

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发表于 2018-6-20 11:54:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
生活圈制作
来源 / 痴海
编辑 / Coding学院
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。

利用世界杯,读懂 Python 装饰器

利用世界杯,读懂 Python 装饰器
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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