帶你了解python裝飾器

更新時間：2017年06月15日 08:47:44 作者：Davve_chen

Python中的裝飾器是你進入Python大門的一道坎，不管你跨不跨過去它都在那里。Python中的裝飾器的概念經(jīng)常會讓人搞得一頭霧水,所以今天就好好來分析一下python中的裝飾器

1.作用域

　在python中，作用域分為兩種:全局作用域和局部作用域。

　全局作用域是定義在文件級別的變量,函數(shù)名。而局部作用域，則是定義函數(shù)內(nèi)部。

　關(guān)于作用域，我要理解兩點：a.在全局不能訪問到局部定義的變量 b.在局部能夠訪問到全局定義的變量，但是不能修改全局定義的變量(當然有方法可以修改)

　下面我們來看看下面實例:

x = 1
def funx():
  x = 10
  print(x) # 打印出10

funx()
print(x) # 打印出1

　　如果局部沒有定義變量x,那么函數(shù)內(nèi)部會從內(nèi)往外開始查找x,如果沒有找到,就會報錯

x = 1
def funx():
  print(x) # 打印出1

funx()
print(x) # 打印出1

x = 1
def funx():
  def func1():
    print(x) # 打印出1
  func1()

funx()
print(x) # 打印出1

　　因此,關(guān)于作用域的問題，只需要記住兩點就行:全局變量能夠被文件任何地方引用，但修改只能在全局進行操作;如果局部沒有找到所需的變量，就會往外進行查找，沒有找到就會報錯。

2.高級函數(shù)

　我們知道，函數(shù)名其實就是指向一段內(nèi)存空間的地址，既然是地址，那么我們可以利用這種特性來。

　a函數(shù)名可以作為一個值

def delete(ps):
  import os
  filename = ps[-1]
  delelemetns = ps[1]
  with open(filename, encoding='utf-8') as f_read,\
    open('tmp.txt', 'w', encoding='utf-8') as f_write:
    for line in iter(f_read.readline, ''):
      if line != '\n': # 處理非空行
        if delelemetns in line:
          line = line.replace(delelemetns,'')
        f_write.write(line)
  os.remove(filename)
  os.rename('tmp.txt',filename)

def add(ps):
  filename = ps[-1]
  addelemetns = ps[1]
  with open(filename, 'a', encoding='utf-8') as fp:
    fp.write("\n", addelemetns)

def modify(ps):
  import os
  filename = ps[-1]
  modify_elemetns = ps[1]
  with open(filename, encoding='utf-8') as f_read, \
      open('tmp.txt', 'w', encoding='utf-8') as f_write:
    for line in iter(f_read.readline, ''):
      if line != '\n': # 處理非空行
        if modify_elemetns in line:
          line = line.replace(modify_elemetns, '')
        f_write.write(line)
  os.remove(filename)
  os.rename('tmp.txt', filename)


def search(cmd):
  filename = cmd[-1]
  pattern = cmd[1]
  with open(filename, 'r', encoding="utf-8") as f:
    for line in f:
      if pattern in line:
        print(line, end="")
    else:
      print("沒有找到")

dic_func ={'delete': delete, 'add': add, 'modify': modify, 'search': search}

while True:
  inp = input("請輸入您要進行的操作:").strip()
  if not inp:
    continue
  cmd_1 = inp.split()
  cmd = cmd_1[0]
  if cmd in dic_func:
    dic_func[cmd](cmd_1)
  else:
    print("Error")

　b.函數(shù)名可以作為返回值

def outer():
  def inner():
    pass
  return inner

s = outer()
print(s)

######輸出結(jié)果為#######
<function outer.<locals>.inner at 0x000000D22D8AB8C8>

　c..函數(shù)名可以作為一個參數(shù)

def index():
  print("index func")

def outer(index):
  s = index
  s()
  
outer(index)

######輸出結(jié)果#########

index func

　所以滿足上面兩個條件中的一個,都可以稱為高級函數(shù).

3.閉包函數(shù)

　　閉包函數(shù)必須滿足兩個條件:1.函數(shù)內(nèi)部定義的函數(shù) 2.包含對外部作用域而非全局作用域的引用

　　下面通過一些實例來說明閉包函數(shù):

　　實例一:以下僅僅在函數(shù)內(nèi)部定義了一個函數(shù),但并非閉包函數(shù).

def outer():
  def inner():
    print("inner func excuted")
  inner() # 調(diào)用執(zhí)行inner()函數(shù)
  print("outer func excuted")
outer() # 調(diào)用執(zhí)行outer函數(shù)

####輸出結(jié)果為##########
inner func excuted
outer func excuted

　　實例二:以下在函數(shù)內(nèi)部定義了一個函數(shù)，而且還引用了一個外部變量x,那么這個是閉包函數(shù)么?答案：不是

x = 1
def outer():
  def inner():
    print("x=%s" %x) # 引用了一個非inner函數(shù)內(nèi)部的變量
    print("inner func excuted")
  inner() # 執(zhí)行inner函數(shù)
  print("outer func excuted")

outer()
#####輸出結(jié)果########
x=1
inner func excuted
outer func excuted

　　在回頭來看看對閉包函數(shù)的定義，是不是兩條都滿足?聰明的你，一定發(fā)現(xiàn)不滿足第二條.對，這里的變量x，是屬于全局變量,而非外部作用于域的變量。再來看看下面例子:

def outer():
  x = 1
  def inner():
    print("x=%s" %x)
    print("inner func excuted")
  inner()
  print("outer func excuted")

outer()

#####輸出結(jié)果#########
x=1
inner func excuted
outer func excuted

　　顯然,上面實例滿足閉包函數(shù)的條件?，F(xiàn)在，你應(yīng)該清楚,作為一個閉包函數(shù),必須得滿足上述的兩個條件,缺一不可。但是,一般情況下，我們都會給閉包函數(shù)返回一個值.這里先不說為什么.在接下來的內(nèi)容中，你會看到這個返回值的用途.

def outer():
  x = 1
  def inner():
    print("x=%s" %x)
    print("inner func excuted")
  print("outer func excuted")
  return inner # 返回內(nèi)部函數(shù)名
  
outer()

　　現(xiàn)在我們來抽象的定義一下閉包函數(shù)。它是函數(shù)和與其相關(guān)的引用環(huán)境組合而成的實體。在實現(xiàn)深約束時，需要創(chuàng)建一個能顯式表示引用環(huán)境的東西，并將它與相關(guān)的子程序捆綁在一起，這樣捆綁起成為閉包。在上面實例中，我們可以發(fā)現(xiàn),閉包函數(shù),它必須包含自己的函數(shù)以及一個外部變量才能真正稱得上是一個閉包函數(shù)。如果沒有一個外部變量與其綁定,那么這個函數(shù)不能算得上是閉包函數(shù)。

　　那么怎么知道一個閉包函數(shù)有多少個外部引用變量呢?看看下面代碼.

def outer():
  x = 1
  y = 2

  def inner():
    print("x= %s" %x)
    print("y= %s" %y)

  print(inner.__closure__)
  return inner

outer()

######輸出結(jié)果#######
(<cell at 0x000000DF9EA965B8: int object at 0x000000006FC2B440>, <cell at 0x000000DF9EA965E8: int object at 0x000000006FC2B460>)

　　結(jié)果表明,在inner內(nèi)部，引用了兩個外部局部變量。如果引用的是非局部變量，那么這里輸出的為None.

　　閉包函數(shù)的特點：

1.自帶作用域 2.延遲計算

　　那么閉包函數(shù)有什么作用呢?我們清楚的知道，閉包函數(shù)在定義時，一定會綁定一個外部環(huán)境。這個整體才能算的上是一個閉包函數(shù)，那么我們可以利用這個綁定特性，來完成某些特殊的功能。

　　實例三：根據(jù)傳入的URL,來下載頁面源碼

from urllib.request import urlopen

def index(url)
  def get()
    return urlopen(url).read()
  return get

python = index("http://www.python.org") # 返回的是get函數(shù)的地址
print(python()) # 執(zhí)行g(shù)et函數(shù)《并且將返回的結(jié)果打印出來
baidu = index("http://www.baidu.com")
print(baidu())

　　有人可以會說,這個不滿足閉包函數(shù)的條件啊!我沒有引用非全局的外部變量啊。其實并非如此,給，我們之前說過,只要在函數(shù)內(nèi)部的變量都屬于函數(shù)。那么我在index(url)，這個url也屬于函數(shù)內(nèi)部，只不過我們省略一步而已，所以上面那個函數(shù)也是閉包函數(shù)。

4.裝飾器

　　有了以上基礎(chǔ),對于裝飾器就好理解了.

　　裝飾器：外部函數(shù)傳入被裝飾函數(shù)名，內(nèi)部函數(shù)返回裝飾函數(shù)名。

　　特點：1.不修改被裝飾函數(shù)的調(diào)用方式 2.不修改被裝飾函數(shù)的源代碼

　　a.無參裝飾器

　　有如下實例，我們需要計算一下代碼執(zhí)行的時間。

import time, random

def index():
  time.sleep(random.randrange(1, 5))
  print("welcome to index page")

　　根據(jù)裝飾器的特點，我們不能對index()進行任何修改,而且調(diào)用方式也不能變。這時候，我們就可以使用裝飾器來完成如上功能.

import time, random

def outer(func): # 將index的地址傳遞給func
  def inner():
    start_time = time.time()
    func()  # fun = index 即func保存了外部index函數(shù)的地址
    end_time = time.time()
    print("運行時間為%s"%(end_time - start_time))
  return inner # 返回inner的地址

def index():
  time.sleep(random.randrange(1, 5))
  print("welcome to index page")

index = outer(index) # 這里返回的是inner的地址，并重新賦值給index

index()

　　但是，有些情況，被裝飾的函數(shù)需要傳遞參數(shù)進去，有些函數(shù)又不需要參數(shù)，那么如何來處理這種變參數(shù)函數(shù)呢？下面來看看有參數(shù)裝飾器的使用情況.

　　b.有參裝飾器

def outer(func): # 將index的地址傳遞給func
  def inner(*args, **kwargs):
    start_time = time.time()
    func(*args, **kwargs)  # fun = index 即func保存了外部index函數(shù)的地址
    end_time = time.time()
    print("運行時間為%s"%(end_time - start_time))
  return inner # 返回inner的地址

　下面來說說一些其他情況的實例。

　如果被裝飾的函數(shù)有返回值

def timmer(func):
  def wrapper(*args,**kwargs):
    start_time = time.time()
    res=func(*args,**kwargs) #res來接收home函數(shù)的返回值
    stop_time=time.time()
    print('run time is %s' %(stop_time-start_time))
    return res 
  return wrapper

def home(name):
  time.sleep(random.randrange(1,3))
  print('welecome to %s HOME page' %name)
  return 123123123123123123123123123123123123123123

　　這里補充一點,加入我們要執(zhí)行被裝飾后的函數(shù),那么應(yīng)該是如下調(diào)用方式:

　　home = timmer(home) # 等式右邊返回的是wrapper的內(nèi)存地址,再將其賦值給home，這里的home不在是原來的的那個函數(shù),而是被裝飾以后的函數(shù)了。像home = timmer(home)這樣的寫法,python給我們提供了一個便捷的方式------語法糖@.以后我們再要在被裝飾的函數(shù)之前寫上@timmer,它的效果就和home = timmer(home)是一樣的。

　　如果一個函數(shù)被多個裝飾器裝飾,那么執(zhí)行順序是怎樣的。

import time
import random

def timmer(func):
  def wrapper():
    start_time = time.time()
    func()
    stop_time=time.time()
    print('run time is %s' %(stop_time-start_time))
  return wrapper
def auth(func):
  def deco():
    name=input('name: ')
    password=input('password: ')
    if name == 'egon' and password == '123':
      print('login successful')
      func() #wrapper()
    else:
      print('login err')
  return deco

@auth  # index = auth(timmer(index))         
@timmer # index = timmer(index)
def index():
 
  time.sleep(3)
  print('welecome to index page')

index()

　　實驗結(jié)果表明,多個裝飾器裝飾一個函數(shù),其執(zhí)行順序是從下往上。

　　關(guān)于裝飾器，還有一些高級用法,有興趣的可以自己研究研究。

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