python闭包函数与装饰器

目录

• 闭包函数
  • 闭包概念
  • 实际应用
• 装饰器
  • 简介
  • 简单版本装饰器
  • 进阶版本装饰器
  • 完整版本装饰器
  • 装饰器模板
  • 装饰器语法糖
  • 装饰器修复技术
• 问题
• 答案

闭包函数

闭包概念

• 闭：定义在函数内部的函数
• 包：内部函数使用了外层函数名称空间中的名字

# 闭包函数
def outer():
    x = 111
    # 定义在函数内部的函数
    def inner():
        # 使用了外层函数名称空间中的名字
        print(x)
    return inner
x = 666
res = outer()
res()  # 输出：111

实际应用

闭包函数是给函数体传参的另外一种方式

def outer(username):
    def index():
        print(username)
    return index
res = outer('kevin')  # 形参username与值kevin临时绑定
res()  # 输出：kevin
res1 = outer('jason')  # 形参username与值jason临时绑定
res1()  # 输出：jason

这时候有人就很迷惑了，明明只要定义一个函数index()就可以了，为什么要用outer()包起来传参呢？别急，这是为接下来的内容做铺垫用的。

装饰器

简介

装饰器并不是一个新的知识点，而是由前面所有的函数知识点整合到一起的产物。

装饰器的本质：在不改变被装饰对象原有的“调用方式”和“内部代码”的情况下给被装饰对象添加新的功能。

这是不是听起来有些神奇？装饰器的原则就是对扩展开放，对修改封闭。

简单版本装饰器

了解完什么是装饰器之后，我们先学习使用简单版本的装饰器。

现在有一段代码：

import time  # 导入模块，不用管什么意思
def index():
    time.sleep(1)  # 让程序休眠1秒钟
    print('这里是index函数')

def home():
    time.sleep(1)  # 让程序休眠1秒钟
    print('这里是home函数')

我如何能在不动上面2个函数的情况下，添加一个功能：输出函数运行的时长。

这时候有人就要说了：啊？这不是很简单，我只要添加一个函数

def get_time(function_name):
    start_time = time.time()  # 获取运行函数前的时间
    function_name()  # 调用函数
    end_time = time.time()  # 获取运行结束后的时间
    print(end_time - start_time)  # 输出时间差

get_time(index)
get_time(home)

这个方法确实是可以，但是运行函数都要调用get_time()。

所以别着急，装饰器的功能还没了解全之前，请先继续看下去。

实现：

import time  # 导入模块，不用管什么意思

# 装饰对象
def index():
    time.sleep(1)  # 让程序休眠1秒钟
    print('这里是index函数')

def home():
    time.sleep(1)  # 让程序休眠1秒钟
    print('这里是home函数')

# 装饰器
def outer(function_name):
    def inner():
        # 获取运行函数前的时间
        start_time = time.time()
        # 调用名为function_name函数
        function_name()
        # 获取函数运行结束后的时间
        end_time = time.time()
        # 输出时间差
        print(end_time - start_time)
	# 返回内部函数名
    return inner
# 让index()变成inner()
index = outer(index)
index()
"""
输出：
这里是index函数
1.0101792812347412
"""

# 狸猫换太子
home = outer(home)
home()
"""
输出：
这里是home函数
1.0047881603240967
"""

这个时候函数只需要调用它自己就能输出运行时间了，相当于给函数内部添加了一段代码一样。

进阶版本装饰器

这时候如果函数有参数该怎么做呢？并且参数还不知道几个？

很简单，只要加上可变长形参就行了。

实现：

import time

def index(a):  # 有参数
    time.sleep(1)
    print('这里是index函数', a)

def home():  # 无参数
    time.sleep(1)
    print('这里是home函数')

def outer(function_name):
    def inner(*args, **kwargs):  # 添加可变长形参
        start_time = time.time()
        function_name(*args, **kwargs)  # 传参
        end_time = time.time()
        print(end_time - start_time)
    return inner
index = outer(index)
index(555)
"""
输出：
这里是index函数 555
1.0047197341918945
"""

home = outer(home)
home()
"""
输出：
这里是home函数
1.0003490447998047
"""

完整版本装饰器

这个时候问题又出现了，如果函数有返回值又该怎么办？

也很简单，在装饰器内部函数加一个return返回值就行了。

实现：

import time

def index(a):
    time.sleep(1)
    print('这里是index函数')
    return a  # 有返回值

def home():
    time.sleep(1)
    print('这里是home函数')

def outer(function_name):
    def inner(*args, **kwargs):
        start_time = time.time()
        # 将函数返回值赋值给res
        res = function_name(*args, **kwargs)
        end_time = time.time()
        print(end_time - start_time)
        """返回函数的返回值"""
        return res
    return inner
index = outer(index)
print(index(555))
"""
输出：
这里是index函数
1.0073633193969727
555
"""

home = outer(home)
home()
"""
输出：
这里是home函数
1.0051474571228027
"""

装饰器模板

还没搞明白装饰器怎么回事？小问题！这里有一套万能模板，只要知道怎么使用装饰器就行了。

'''编写装饰器其实有一套固定的代码 不需要做任何理解'''
def outer(func_name):  # func_name用于接收被装饰的对象(函数)
    def inner(*args, **kwargs):
        print('执行被装饰函数之前 可以做的额外操作')
        res = func_name(*args, **kwargs)  # 执行真正的被装饰函数
        print('执行被装饰函数之后 可以做的额外操作')
        return res  # 返回真正函数的返回值
    return inner

装饰器语法糖

由于感觉在这块代码太繁琐了

index = outer(index)
index()

于是python给了一个方法，用@+装饰器名称放在装饰对象的上方。

实现：

def outer(func_name):
    def inner(*args, **kwargs):
        # 额外操作
        res = func_name(*args, **kwargs)
        # 额外操作
        return res
    return inner

# 装饰器语法糖
@outer
def index():
    print('这里是index函数')

"""可以直接使用index()，省去了一个步骤"""
index()

语法糖内部原理：

1. 使用的时候最好紧跟在被装饰对象的上方
2. 语法糖会自动将下面紧挨着的函数名传给@后面的函数调用

装饰器修复技术

在了解装饰器修复技术之前，我们先了解被装饰对象的内部属于谁了

def outer(func_name):
    def inner(*args, **kwargs):
        res = func_name(*args, **kwargs)
        return res
    return inner

@outer
def index():
    print('这里是index函数')

print(index)
"""
输出：
<function outer.<locals>.inner at 0x0000025BA5B9F268>
"""

可以看出，这时的index已经是inner的人了，这就让人很不爽了，所以我们要把它恢复回来。

from functools import wraps  # 导入模块
def outer(func_name):
    @wraps(func_name)  # 修复
    def inner(*args, **kwargs):
        res = func_name(*args, **kwargs)
        return res
    return inner

@outer
def index():
    print('这里是index函数')

print(index)
"""
输出：
<function index at 0x00000133924FF268>
"""

可以看到，index还是原来的index。

问题

编写一个用户认证装饰器：

• 基本要求：

  执行每个函数的时候必须先校验身份，eg: jason 123

• 拔高练习：

  执行被装饰的函数，只要有一次认证成功，那么后续的校验都通过

  提示：全局变量 记录当前用户是否认证

答案

点击查看代码(这里只展示简易版本)

# 定义全局变量，用于判断用户是否成功登录过一次
is_login = False

# 编辑装饰器
def login(function_name):

    def for_login(*args, **kwargs):
        global is_login  # 声明is_login使用的是全局变量

        # 如果is_login为True就不需要登录了
        if is_login:
            res = function_name(*args, **kwargs)
            return res

        # 用户没有登录过的情况
        print("你还没有登录哦！")
        username = input("请输入用户名：").strip()
        password = input("请输入密码：").strip()
        if username == 'yume' and password == '123':
            print("登录成功!")
            is_login = True
            res = function_name(*args, **kwargs)
            return res
        else:
            print("用户名或密码错误！")

    return for_login

@login
def print_any():
    print("输入什么就输出什么")
    s = input()
    print(s)

@login
def add():
    print("将2个字符串相加")
    a = input("输入第一个:")
    b = input("输入第二个:")
    print(a + b)

print("""
1.输入什么就输出什么
2.将2个字符串相加
""")
while True:
    choice = input("请输入指令：")
    if choice == '1':
        print_any()
    elif choice == '2':
        add()
    else:
        print("错误指令")