深入理解 Python 中的装饰器（Decorator）

最新推荐文章于 2025-09-12 11:28:05 发布

原创最新推荐文章于 2025-09-12 11:28:05 发布 · 594 阅读

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在 Python 中，装饰器（Decorator）是一个强大且广泛使用的功能，它能够动态地增加或修改函数、方法或类的行为，而无需改变其内部代码。装饰器常用于日志记录、权限检查、缓存、性能监控等场景。理解装饰器不仅能提升编写优雅代码的能力，还能帮助你理解 Python 内部的工作原理。

本文将深入探讨 Python 中的装饰器，包括其定义、应用以及一些常见的使用模式。

1. 装饰器的基本概念

装饰器本质上是一个函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。这个新的函数通常是对原始函数进行扩展或修改后的版本。Python 中的装饰器通常使用 @ 符号应用。

1.1. 装饰器的简单实现

让我们从一个简单的例子开始，来展示如何定义和使用装饰器。

def simple_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Before function call")
        func()
        print("After function call")
    return wrapper

@simple_decorator
def greet():
    print("Hello!")

greet()

在这个例子中，simple_decorator 是一个装饰器，它接受一个函数 func，并返回一个新的函数 wrapper。@simple_decorator 相当于将 greet 函数传递给 simple_decorator，并将 wrapper 作为替代 greet 的新函数。

1.2. 输出

Before function call
Hello!
After function call

装饰器使得在调用 greet 函数时，能够在其前后执行额外的代码（这里是打印输出）。这就是装饰器的基本功能。

2. 装饰器的工作原理

为了更好地理解装饰器，我们需要从 Python 中函数的本质谈起。在 Python 中，函数是第一类对象，这意味着函数可以作为参数传递给其他函数，也可以作为返回值返回。装饰器正是利用了这一特性。

2.1. 函数作为参数和返回值

def outer(func):
    def inner():
        print("Inside the decorator")
        func()
    return inner

def greet():
    print("Hello!")

decorated_greet = outer(greet)
decorated_greet()

在这个例子中，outer 函数返回了一个新的函数 inner，并且 inner 中调用了传入的 func。虽然我们没有使用 @outer 装饰器，但我们手动传递了函数并得到了同样的效果。

3. 带参数的装饰器

在很多实际应用中，我们需要装饰器能够处理带有参数的函数。为了实现这一点，我们需要确保装饰器的 wrapper 函数能够接受任意数量的参数并传递给原始函数。

3.1. 示例：带参数的装饰器

def decorator_with_args(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Before function call")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("After function call")
        return result
    return wrapper

@decorator_with_args
def add(a, b):
    return a + b

print(add(2, 3))

在这个例子中，wrapper 函数使用了 *args 和 **kwargs 来捕获并传递所有的参数，确保原始函数 add 可以正常执行。

3.2. 输出

Before function call
After function call
5

装饰器成功地为 add 函数添加了额外的功能，同时保留了其原本的行为。

4. 带返回值的装饰器

装饰器不仅可以增加额外的操作，还可以修改返回值。这在我们想要对函数结果进行缓存、修改或记录时非常有用。

4.1. 示例：修改返回值

def modify_return_value(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        result = func(*args, **kwargs)
        return result * 2  # 修改返回值
    return wrapper

@modify_return_value
def multiply(a, b):
    return a * b

print(multiply(3, 4))

在这个例子中，装饰器 modify_return_value 会将原始函数的返回值乘以 2，并返回修改后的结果。

4.2. 输出

通过装饰器，我们可以轻松地修改 multiply 函数的返回值，增强了其功能。

5. 装饰器的嵌套

在实际开发中，我们可能需要同时使用多个装饰器来扩展一个函数的行为。Python 允许我们在一个函数上应用多个装饰器，装饰器的应用顺序从下至上（即，靠近函数定义的装饰器先执行）。

5.1. 示例：多个装饰器

def decorator_one(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Decorator One")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

def decorator_two(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Decorator Two")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@decorator_one
@decorator_two
def greet(name):
    print(f"Hello, {name}!")

greet("Alice")

5.2. 输出

Decorator One
Decorator Two
Hello, Alice!

装饰器 decorator_two 先被应用，然后是 decorator_one，最终执行 greet 函数。

6. 类装饰器

装饰器不仅限于函数，还可以用于装饰类。在类的上下文中，装饰器通常用于修改类的行为、添加额外的功能或修改其构造方法。

6.1. 示例：类装饰器

def add_method(cls):
    def new_method(self):
        return "New Method Added!"
    cls.new_method = new_method
    return cls

@add_method
class MyClass:
    pass

obj = MyClass()
print(obj.new_method())  # 输出：New Method Added!