python基础5之装饰器

内容概要：

一、装饰器前期知识储备

1.python解释函数代码过程：

python解释器从上往下顺序解释代码,碰到函数的定义代码块不会立即执行它，而是将其放在内存中，等到该函数被调用时，才执行其内部的代码块。

2.函数即“变量”：

函数的使用分为，函数的定义和函数的调用，调用方式是为函数名后加括号（函数名存放的是内存地址）类似于变量的使用（先定义，后使用）。可以用一个很形象的列子比喻，函数体相当于一个房间里的工具，函数名相当于门牌号（内存地址）。

示列：

 #/usr/bin/env python
 # -*- coding:utf-8 -*-
 #Author:W-D
 def test():
     print("this is test")
 acl=test#变量赋值，内存地址赋值
 print(acl,test)#打印函数的内存地址
 acl()#调用，相当于调用test()
 结果：
 <function test at 0x0000000000B0E048> <function test at 0x0000000000B0E048>
 this is test

3.变量的回收机制：

前面说过函数即变量，当变量的引用阶数为0的时候，其变量的内存才会被回收，并且我们使用del删除的时候只是删除了变量的指向地址，实际变量的值的内存是python定时回收的。tips：变量的阶就是变量被引用的次数，例如x=1，阶就是1，若此时y=x，阶数就是2.

 #报错代码
 #/usr/bin/env python
 # -*- coding:utf-8 -*-
 #Author:W-D
 def test():
     print("this is test")
 bar()#未定义就先进行了调用，会报错
 def bar():
     print("this is bar")
 test()
 ######未报错代码
 #/usr/bin/env python
 # -*- coding:utf-8 -*-
 #Author:W-D
 def test():
     print("this is test")
     bar()
 def bar():
     print("this is bar")
 test()#当解释器运行到这里时候，bar函数已经经过解释器解释过了，存在了内存中，此时test函数中再调用bar不会报错。
 结果：
 this is test
 this is bar

 4.函数的嵌套：

函数的嵌套就是在一个函数中定义一个或者多个函数，并且嵌套的函数只能在内层调用，函数外部不能直接调用。

示列：

 #/usr/bin/env python
 # -*- coding:utf-8 -*-
 #Author:W-D
 def outer():
     print("this is outer")
     def inner():
         print("this is inner")
 outer()
 结果：
 this is outer#结果表明只执行了外层函数的代码，因为内层没有调用

 #/usr/bin/env python
 # -*- coding:utf-8 -*-
 #Author:W-D
 def outer():
     print("this is outer")
     def inner():
         print("this is inner")
     inner()#内部调用
 outer()
 结果：
 this is outer
 this is inner#执行了内层函数代码
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

5.高阶函数

满足两个规则之一：

a.把一个函数名当作实参传递给另外一个函数；

b.返回值中包含函数名；

示例：

 #规则1
 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding:utf-8 -*-
 # Author:W-D
 def test(fun):#传递函数名
     fun()
     print("in the test")
 def bar():
     print("in the bar")
 test(bar)
 结果：
 in the bar
 in the test

 规则2：
 def test(fun):
     fun()
     print("in the test")
     return fun#返回fun函数的内存地址
 def bar():
     print("in the bar")
 a=test(bar)
 print(a)
 a()#调用返回的函数
 结果：
 in the bar
 in the test
 <function bar at 0x000000000104F1E0>
 in the bar

6.装饰器

定义：本质是函数，作用给其他函数添加附加功能

原则：a.不能修改被装饰函数的源代码

b.不能修改被装饰函数的调用方式

实现装饰器的步骤：高阶函数+嵌套函数-->装饰器

装饰器使用场景：

公司的网站以前是没有认证功能的，现在产品经理需要你在除了首页以外的地方都加上认证功能，要求不能修改源代码。

假如公司的网站网站如下：

 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding:utf-8 -*-
 # Author:W-D
 def person():
     print("个人板块")
 def pub():
     print("公共板块")
 def index():
     print("首页")
 index()
 pub()
 person(

装饰器解决方案：

 #!/usr/bin/env python
 # -*- coding:utf-8 -*-
 # Author:W-D
 Username="wd"
 passwd="123qwe"
 def auth(fun):
     def deco():#装饰函数
         username=input("plese input your username>>:")
         password=input("plese input your password>>:")
         if username==Username and password==passwd:#认证功能
             fun()
         else:
             exit("invaild username or passwd!")
     return deco#返回装饰函数的内存地址

 @auth#添加装饰器
 def person():
     print("个人板块")
 def pub():
     print("公共板块")

 def index():
     print("首页")
 index()
 pub()
 person()
 结果：
 首页
 公共板块
 plese input your username>>:wd
 plese input your password>>:123qwe
 个人板块#输入了用户名密码以后才能看见个人模块

实现过程：

1.正如上面所说，装饰器的实现需要高阶函数+嵌套函数，那么我们一步一步来看怎么样实现的：

第一步：满足要求一，利用return不改变其源代码的调用方式，把封闭的内层函数地址返回出来，可以供外部调用。

 def deco(fun):
     username=input("plese input your username>>:")
     password=input("plese input your password>>:")
     if username==Username and password==passwd:
         fun()
     else:
         exit("invaild username or passwd!")
     return deco#返回deco的内存地址
 def person():
     print("个人板块")
 person=deco(person)#将返回的地址赋值给person
 person()#调用person相当于调用deco，为修改其调用方式，但是person已经被偷梁换柱了
 结果：
 plese input your username>>:wd
 plese input your password>>:ada
 invaild username or passwd!

第二步：满足要求二，利用嵌套函数。

 def auth(fun):
     def deco():#定义了一个内层函数，相当于“变量”
         username=input("plese input your username>>:")
         password=input("plese input your password>>:")
         if username==Username and password==passwd:
             fun()
         else:
             exit("invaild username or passwd!")
     return deco#返回deco内存地址
 def person():
     print("个人板块")
 person=auth(person)#将返回的deco内存地址复制给person
 person()#此时调用person相当于调用deco，未改变调用方式，但是此时的person已经不是原来的person。
 结果：
 plese input your username>>:wd
 plese input your password>>:123qwe
 个人板块

第三步：关于语法糖@

python中有很多优化语法，例如在我前面代码中使用的@，相当与在这里执行了person=auth(person)，此时相当于调用了已经调用了auth函数，将deco函数对象返回给person。

这个语法是死的，这里的语法为：被装饰的函数的名字会被当作参数传递给装饰函数。装饰函数执行它自己内部的代码后，会将它的返回值赋值给被装饰的函数。

 def auth(fun):
     print("in the auth")
     def deco():
         username=input("plese input your username>>:")
         password=input("plese input your password>>:")
         if username==Username and password==passwd:
             fun()
         else:
             exit("invaild username or passwd!")
     return deco
 @auth#相当与执行person=auth(person)这里已经调用了auth函数，目的将deco函数偷梁换柱成person
 def person():
     print("个人板块")
 person()
 结果：
 in the auth#该结果在调用person前面就会出现，验证时候注释掉person()即可验证
 plese input your username>>:wd
 plese input your password>>:123qwe
 个人板块

二、装饰器

前面已经实现了装饰器，但是被装饰的函数一般来说都有自己的参数，所以来看下一般的装饰器：

 def auth(fun):
     def deco(*args,**kwargs):#传递参数
         username=input("plese input your username>>:")
         password=input("plese input your password>>:")
         if username==Username and password==passwd:
             fun(*args,**kwargs)
         else:
             exit("invaild username or passwd!")
     return deco
 @auth
 def person(name):
     print("%s的个人板块"%name)
 person("wd")
 结果：
 plese input your username>>:wd
 plese input your password>>:123qwe
 wd的个人板块

装饰器内部原理：

内部原理我们可以从上面的代码解释说明：

1.python解释器从上往下解释运行代码，到读到def auth(fun)的时候，解释器发现它是一个函数，于是将函数体加载在内存中，然后跳过到达@auth

2.解释器读取@auth发现是个装饰函数，此时相当于解释到person=auth(person),此时已经调用函数auth，并且执行函数体，发现def deco(*args，**kwargs)又是一个函数，于是将函数体加载到内存，接着跳到return deco，此时将deco函数的内存地址赋值给你person，经过这个步骤，person变量的内存地址指向了deco，下面调用person相当于调用deco。

3.解释器解释到person()，此时的person的内存地址是指向deco的，调用person就是调用deco，然后执行deco的函数体，执行deco的函数体就加了认证功能，并且在执行此时person，这样就完美的把需求实现了。

有些人可能会问，为什么需要在外部包装一层函数？

答案是：如果不再外部包装一层装饰函数，当我们使用装饰器时直接就执行了该函数，此时我们都还没有调用，然后程序已经执行了，这显然不是我们所要的。

例子：

 def logger(fun):
     print("日志功能")
     fun()
     return logger
 @logger
 def test():
     print("in the test")
 结果：#还未调用test，logger函数就执行了
 日志功能
 in the test

三、装饰器高潮版

当被装饰的函数有返回值时，这时候我们该怎么处理呢，请看下面的表演。

先观察下面例子，如果按照原来的方法，代码执行完，被修饰函数的返回值丢了；

def logger(fun):
    def deco():
        print("添加日志功能")
        fun()
    return deco
@logger
def person():
    print("欢迎来到个人专区")
    return "hello"
a=person()
print(a)
结果：
添加日志功能
欢迎来到个人专区
None
#可以看到person的返回值应该是hello，但是这里变成了None，这是为什么呢？因为这里person相当执行deco，此时得到的返回值是deco的返回值，而deco函数没有返回值，所以a的值为None

那么怎么样才能接收到这个返回值呢，很容易，使用变量接收fun的返回值，并将其在deco函数中return出来，请看下面代码；

def logger(fun):
    def deco():
        print("添加日志功能")
        res=fun()#接收被装饰函数的返回值
        return res#将结果返回出来
    return deco
@logger
def person():
    print("欢迎来到个人专区")
    return "hello"
a=person()
print(a)
结果：
添加日志功能
欢迎来到个人专区
hello

四、装饰器之最终高潮版--带参数的装饰器

有人可能会问，既然装饰器本质上也是函数，那它可以传递参数吗？当然可以，请继续看下面的表演；

username="wd"
passwd="123qwe"
def logger(type):#装饰器传递的参数在这里
    def auth(fun):#这里传递被装饰的函数作为参数
            def deco(*args,**kwargs):#原来的装饰函数
                print("添加日志功能")
                if type=="local":
                    _username=input("please input your username>>")
                    _passwd = input("please input your username>>")
                    if _username==username and _passwd==passwd:
                        print("本地认证成功！")
                        res = fun(*args,**kwargs)
                        return res
                        #在这里返回res，其他地方可能res这个变量不存在导致报错
                    else:
                        print("认证失败！")
                elif type=="remote":
                    print("远程认证成功！")
                else:
                    print("认证失败，再见！")
            return deco
    return auth
@logger(type="local")
def person():
    print("欢迎来到个人专区")
    return "hello"
a=person()
print(a)
结果：
添加日志功能
please input your username>>wd
please input your username>>123qwe
本地认证成功！
欢迎来到个人专区
hello

解释说明：装饰器带参数，原理是在原来的装饰函数基础之上又封装了一层函数，这层函数作用是为了接收参数（当然，参数可以是函数），用于后面的处理。