初学者python笔记（装饰器、高阶函数、闭包）

一个函数被定义完成后，甚至程序发布后，后期可能需要添加某些功能，但是我们不可能每次都去修改原函数的代码，这时候装饰器就可以上场了，本篇文章将会用一个个可实现的代码，由浅入深、循序渐进得阐述装饰器的强大之处

装饰器定义、作用、原则：

1. 定义： 一个装饰函数的函数，即为其他函数添加附加功能
2. 作用： 给函数添加新功能，但是原来的函数代码不会被更改
3. 原则： 不修改被修饰函数的源代码，不修改被修饰函数的调用方式

装饰器=高阶函数+函数嵌套+闭包

1. 高阶函数： 函数接收的参数是一个函数名 或者 函数的返回值是一个函数名

2. 未使用装饰器：

import time
def test(s):
    start_time = time.time()
    res = 0
    for i in s:
        time.sleep(0.1)  #沉睡10秒
        res += i
    stop_time = time.time()
    print('函数的运行时间是{}秒'.format(stop_time - start_time))
    return res
print(test(range(100)))  #运行函数，传入一个从0到100的范围

运行结果：
函数的运行时间是10.012572765350342秒
4950

3. 高阶函数：

import time
def foo():
    time.sleep(3)
    print('大海如此宽广，总有一天你会遇见真心的伙伴')
def test(func):  #传入的参数是一个函数，即为高阶函数
    print(func)  #输出函数的内存地址
    func()  #调用形参函数
test(foo)  #调用高阶函数

运行结果：
<function foo at 0x02BF7B70>
大海如此宽广，总有一天你会遇见真心的伙伴

4. 带修饰的高阶函数（不修改原函数源代码）：

import time
def foo():
    time.sleep(3)
    print('大海如此宽广，总有一天你会遇见真心的伙伴')
def test(func):  #传入的参数是一个函数，即为高阶函数
    start_time = time.time()
    print(func)  #输出函数的内存地址
    func()  #调用形参函数
    stop_time = time.time()
    print('函数运行时间为 %s' %(stop_time - start_time))
test(foo)  #调用高阶函数

运行结果：
<function foo at 0x004DC5D0>
大海如此宽广，总有一天你会遇见真心的伙伴
函数运行时间为 3.0281732082366943

5. 带修饰的高阶函数（不修改原函数调用方式）：

import time
def foo():
    time.sleep(3)
    print('大海如此宽广，总有一天你会遇见真心的伙伴')
def test(func):  #传入的参数是一个函数，即为高阶函数
    return func  #函数的返回值为函数名，也称为高阶函数
foo = test(foo)  #用foo接收test运行的返回值
foo()

运行结果：
大海如此宽广，总有一天你会遇见真心的伙伴

6. 不修改源代码也不修改调用方式：

import time
def foo():
    time.sleep(3)
    print('大海如此宽广，总有一天你会遇见真心的伙伴')
def timmer(func):  #作为一个修饰函数
    start_time = time.time()
    func()
    stop_time = time.time()
    print('函数运行时间为 %s' %(stop_time - start_time))
    return func  #函数的返回值为函数名，也称为高阶函数
foo = timmer(foo)  #将原函数名作为接收的变量，被修饰后，就不会修改原函数的调用方式
foo()
#这样调用后，其实是会连带被修饰的结果一起输出，因为上一句赋值时已经调用了修饰函数

运行结果：
大海如此宽广，总有一天你会遇见真心的伙伴
函数运行时间为 3.018172264099121
大海如此宽广，总有一天你会遇见真心的伙伴

但是这样，它仅仅用了高阶函数，还是满足不了装饰器的功能，因为它多运行了一步

7. 函数嵌套：
   一个函数里定义多个函数（这里需要用到函数作用域和函数嵌套的知识，在我的这篇文章里有从浅入深的详细分析：初学者python笔记（函数））

def father(name):
    #name = '白胡子_1'  #三个地方对局部变量的修改
    def son():
        #name = '白胡子_2'
        def grandson():
            #name = '白胡子_3'
            print('我的老爹是{}'.format(name))  #离它最近的局部变量的修改
        grandson()  
    son()  #运行嵌套函数
father('白胡子')
#里面的变量是一个一个层级的关系，从形参，可以一直传到底层的函数中再调用

运行结果：
我的老爹是白胡子

8. 基本装饰器的实现（带语法糖）：

import time
def timmer(func):
    def wrap():
        start_time = time.time()  #给装饰器加的功能
        func()  #在装饰器中运行函数
        stop_time = time.time()
        print('函数运行了{}秒'.format(stop_time - start_time))
    return wrap  #函数的返回值是函数，所以为高阶函数
@timmer  #语法糖的使用，使原函数即foo函数被装饰。相当于foo = timmer(foo)语句
def foo():
    time.sleep(3)
    print('test函数运行完毕！')
    
foo()  #运行原函数，方式不变，满足原则

运行结果：
test函数运行完毕！
函数运行了3.0251729488372803秒

9. 能得到原函数返回值的装饰器：

import time
def timmer(func):
    def wrap():
        start_time = time.time()  #给装饰器加的功能
        res = func()  #在装饰器中运行函数,并且用一个变量来接收以返回原函数的返回值
        stop_time = time.time()
        print('函数运行了{}秒'.format(stop_time - start_time))
        return res  #返回原函数的返回值
    return wrap  #函数的返回值是函数，所以为高阶函数
@timmer  #语法糖的使用，使原函数即foo函数被装饰。相当于foo = timmer(foo)语句
def foo():
    time.sleep(3)
    print('test函数运行完毕！')
    return '这是test的返回值'  #为了实现把原函数的返回值也接收到
    
foo()  #运行原函数，方式不变，满足原则
print(foo())  #输出原函数的返回值

运行结果：
test函数运行完毕！
函数运行了3.0211730003356934秒
test函数运行完毕！
函数运行了3.0581750869750977秒
这是test的返回值

以上就是从装饰器的基本原理一步一步剖析，直到一个装饰器的实现，理解起来并不难。基本原理清楚了，想要深入一步学习装饰器的话，下一篇文章：初学者python笔记（装饰器后篇：登陆验证）中还有案例分析