Python基础-面向对象编程之装饰器

Python面向对象编程之装饰器

一、什么是装饰器

函数、方法或类定义的前面可以使用一个特殊的符号，称为装饰器，其目的是修改定义后面的行为。装饰器使用 @ 符号表示，必须放在单独的行上并且位于对应的函数、方法或类之前，例如：

class Foo():
    @staticmethod
    def bar():
        pass

也可以使用多个装饰器，但每个装饰器必须位于不同的行上，例如：

@foo
@bar
def spam():
    pass

二、函数装饰器

装饰器本质上是一个函数，其主要用途是包装另一个函数或者类。这种包装的首要目的是透明地修改或增强被包装对象的行为。表示装饰器的语法是特殊符号@。 如下所示：

@trace
def square(x):
  return x*x

上面的代码可以等效为：

def square(x):
  return x*x
square = trace(square)

上面的例子中定义了函数square(), 但是在定义后，函数对象本身就立即被传递给函数trace()，后者返回一个对象替代原始的square。现在，让我们考虑trace的实现，从而说明这样做的好处：

enable_tracing = True
if enable_tracing:
    debug_log = open('debug.log', 'w')
    
def trace(func):
    if enable_tracing:
        def callf(*args, **kwargs):
            debug_log.write(f'calling {func.__name__} : {args}, {kwargs}')
            r = func(*args, **kwargs)
            debug_log.write(f'{func.__name__} returned {r}')
            return r
    else:
        return func

这段代码中，trace()创建了写有一些调试输出的包装器函数，然后调用了原始的函数对象。因此如果调用square()函数，将会看到包装器函数中write方法的输出。trace()函数返回的函数callf是一个闭包，用于替换原始的函数。另外，trace功能本身只能像上面这样使用全局的enable_tracing来启用，如果把enable_tracing设为False，那么trace()装饰器只是返回未修改的原始函数。因此，禁用trace时，使用装饰器不会增加性能上的负担。

使用装饰器时，它们必须出现在函数或类定义的上方，且位于单独的行上。可以同时使用多个装饰器，当一个函数被多个装饰器装饰时，装饰器的加载顺序是从下往上的（从内到外的）。例如：

@foo
@bar
@spam
def grok(x):
  pass

在这个例子中，装饰器将按照它们出现的先后顺序应用，结果是：

def grok(x):
  pass

grok = foo(bar(spam(grok)))

装饰器也可以接收参数， 例如：

@eventhandler('BUTTON')
def handle_button(msg):
  pass

@eventhandler('RESET')
def handle_reset(msg)
  pass

如果提供参数，装饰器的语义如下所示：

def handle_button(msg):
  pass

temp = eventhandler('BUTTON')       # 使用提供的参数调用装饰器
handle_button = temp(handle_button) # 使用装饰器返回的函数

事件处理程序装饰器示意：

event_handlers = {}
def eventhandler(event):
  def register_function(f):
    event_handlers[event] = f
    return f
  return register_function

三、类装饰器

有时候，我们需要在定义类之后执行一些额外处理，例如将类添加到注册表或者数据库。这类问题的一个解决方案就是使用类装饰器。类装饰器是一种函数， 它接受类作为输入并返回类作为输出。

对于类装饰器，应该让装饰器函数始终返回类对象作为结果。

看如下的例子：

registry = {}
def register(cls):
  registry[cls.__clsid__] = cls
  return cls

在这个例子中，注册函数在类中查找__clsid__属性。如果找到，则使用该属性将类添加到字典中，将类标识符映射到类对象。要使用该函数，可以在类定义前将它作为装饰器，例如：

@register
class Foo():
  __clsid__ = '123-456'
  def bar(self):
    pass

可以看到，使用装饰器语法可以带来极大的便利。

当然了，你也可以通过另一种方式来做到：

class Foo():
  __clsid__ = '123-456'
  def bar(self):
    pass

register(Foo)

尽管可以在类装饰器函数中对类做很多神奇的事情，但是最好避免执行过于花哨的操作，例如为类添加一个包装器或者重写类内容。

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