闭包和装饰器

引子

内部函数和外部函数之间的关系在于内部函数被嵌套在外部函数内。

这种嵌套关系使得内部函数能够访问外部函数的变量，形成了闭包，提供了一种有趣而强大的编程模式。这种嵌套关系使得内部函数能够访问外部函数的变量，形成了闭包，提供了一种有趣而强大的编程模式。
like this:

def outer_function(x):
    # 内部函数
    def inner_function(y):
        return x + y
    return inner_function

# 创建闭包
closure_example = outer_function(10)

# 使用闭包
result = closure_example(5)
print(result)  # 输出15

在这个例子中，outer_function是外部函数，它接受一个参数 x。在外部函数内，有一个内部函数 inner_function，它引用了外部函数的参数 x。当 outer_function(10) 被调用时，它返回了内部函数的引用，形成了闭包。这个闭包被赋值给变量 closure_example。

然后，我们调用闭包 closure_example(5)，这实际上调用了内部函数，并传递了参数 y。由于内部函数引用了外部函数的变量 x，所以它可以访问并使用 x 的值，最后返回 x + y 的结果。在这个例子中，结果是 15。

再看个闭包栗子👇

# 定义闭包函数
def my_decorator(func):
    # 内部函数，接受任意参数并传递给原始函数
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("在函数调用之前, 做一些事情")
        # 调用原始函数
        result = func(*args, **kwargs)
        print("在函数调用之后, 做一些事情")
        return result
    return wrapper

def say_hello(name):
    print(f"Hello, {name}!")

outer = my_decorator(say_hello)
outer("sunshine")

代码运行结果如下：

在这个例子中，my_decorator是一个外部函数，它接受一个函数func作为参数，并返回一个新的函数 wrapper。wrapper是一个闭包，它引用了外部函数 my_decorator的参数 func。在 wrapper 中，我们可以在原始函数调用之前和之后添加额外的操作。

换个写法

# 定义装饰器函数
def my_decorator(func):
    # 内部函数，接受任意参数并传递给原始函数
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("在函数调用之前, 做一些事情")
        # 调用原始函数
        result = func(*args, **kwargs)
        print("在函数调用之后, 做一些事情")
        return result
    return wrapper

# 使用装饰器
@my_decorator
def say_hello(name):
    print(f"Hello, {name}!")

# 调用被装饰后的函数
say_hello("Alice")

是的，这就是装饰器。对比一下@写法与闭包写法，瞬间了然，就是换个写法。

装饰器传参

# 装饰器工厂函数，接受参数
def my_decorator_factory(prefix):
    # 实际的装饰器函数，接受被装饰的函数作为参数
    def my_decorator(func):
        # 内部函数，接受任意参数并传递给原始函数
        def wrapper(*args, **kwargs):
            print(f"{prefix}: 在函数调用之前, 做一些事情")
            # 调用原始函数
            result = func(*args, **kwargs)
            print(f"{prefix}: 在函数调用之后, 做一些事情")
            return result
        return wrapper
    return my_decorator

# 使用装饰器工厂创建装饰器


@my_decorator_factory(prefix="DEBUG")
def say_hello(name):
    print(f"Hello, {name}!")


# 调用被装饰后的函数
say_hello("Alice")

在这个例子中my_decorator_factory是一个装饰器工厂函数，它接受一个参数prefix。这个工厂函数返回了实际的装饰器函数my_decorator，而my_decorator返回了内部函数wrapper。

当我们使用@my_decorator_factory("DEBUG")语法应用装饰器时，实际上是调用了装饰器工厂函数，将参数"DEBUG"传递给它，得到了装饰器函数my_decorato。

然后，my_decorator被应用于 say_hello函数。

当调用 say_hello("Alice") 时，实际上是调用了经过装饰后的函数 wrapper。这样，我们可以在装饰器内部使用传递的参数，实现更加灵活的装饰器行为。

总结

函数装饰器是 Python 中一种强大的工具，主要用于修改或扩展函数的行为。装饰器可以在不改变原始函数代码的情况下，动态地为函数添加额外的功能或修改其行为。以下是一些常见的装饰器的作用：

1. 代码重构： 装饰器可以将一些通用的行为封装在一个函数中，然后通过装饰器应用到多个函数上，实现代码重用。
2. 日志记录：装饰器可以用于记录函数的调用信息，如输入参数、执行时间等，用于调试或日志记录。
3. 性能分析：装饰器可以用于测量函数的执行时间，帮助进行性能分析。
4. 权限控制：装饰器可以用于检查用户权限或其他条件，并决定是否允许执行函数。

示例

1. 代码重构

   def my_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Something is happening before the function is called.")
        result = func(*args, **kwargs)
        print("Something is happening after the function is called.")
        return result
    return wrapper

   我们可以将此装饰器作用于不同函数

   @my_decorator
   def say_hello(name):
    print(f"Hello, {name}!")

   @my_decorator
   def say_goodbye(name):
    print(f"Goodbye, {name}!")

2. 日志记录

   def log_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"调用 {func.__name__} 的参数是: {args}, kwargs: {kwargs}")
        result = func(*args, **kwargs)
        print(f"{func.__name__} 返回值是: {result}")
        return result
    return wrapper

   @log_decorator
   def add(x, y):
    return x + y

3. 性能分析

   import time
   def timing_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(f"{func.__name__} 花费了 {end_time - start_time} 秒")
        return result
    return wrapper

   @timing_decorator
   def slow_function():
    time.sleep(2)
    print("函数执行结束")

4. 权限控制

   def permission_required(permission):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            if check_permission(permission):
                return func(*args, **kwargs)
            else:
                print("权限未通过")
        return wrapper
    return decorator

   @permission_required("admin")
   def admin_function():
    print("Admin function executed.")

每日一句：有什么胜利可言，挺住意味着一切。 –里尔克

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