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轻松理解Python装饰器：从基础到应用

news 来源：原创 2025/7/7 4:06:53

一、为什么需要装饰器

想象一下，你写了很多函数来完成不同的任务，突然有个新需求：在每个函数执行前打印一条“函数开始执行”的消息，执行后打印“函数执行结束”。如果没有装饰器，你就得在每个函数里手动添加这两条打印语句，代码会变得很冗余。这时候装饰器就派上用场啦，它能帮你在不修改原函数代码的基础上，给函数添加新功能。

二、装饰器基础入门

先来看一个简单的装饰器例子：

# 定义一个装饰器函数
def simple_decorator(func):# 在装饰器内部定义一个新函数，也就是wrapper函数def wrapper():print("Before function execution")# 调用原来传入的函数funcfunc()print("After function execution")# 返回这个新定义的wrapper函数return wrapper# 使用装饰器装饰greet函数
@simple_decorator
def greet():print("Hello, world!")# 调用被装饰后的greet函数
greet()

代码解析

simple_decorator 是我们定义的装饰器函数，它接受一个函数 func 作为参数。
在 simple_decorator 内部，我们又定义了一个 wrapper 函数。这个 wrapper 函数就是用来“包装”原来的函数 func 的。
wrapper 函数里，先打印“Before function execution”，然后调用原来传入的函数 func，最后再打印“After function execution”。
simple_decorator 函数最后返回 wrapper 函数。
当我们使用 @simple_decorator 语法在 greet 函数定义前，就相当于把 greet 函数传递给了 simple_decorator 装饰器。
调用 greet() 时，实际调用的是被装饰后的 wrapper 函数，所以会先打印“Before function execution”，接着打印“Hello, world!”，最后打印“After function execution”。

三、装饰器原理详解

3.1 函数是一等公民

在Python里，函数就像普通的变量一样，可以赋值给其他变量，可以作为参数传递给其他函数，还能作为函数的返回值。比如下面这个简单例子：

# 定义一个简单的函数
def add(a, b):return a + b# 将add函数赋值给新变量operation
operation = add
# 通过新变量调用函数
result = operation(3, 5)
print(result)

这里 add 函数被赋值给 operation 变量，然后通过 operation 调用函数得到结果。这就体现了函数作为一等公民的特性，装饰器正是利用了这个特性，把函数作为参数传递给装饰器函数。

3.2 嵌套函数

装饰器中经常用到嵌套函数。嵌套函数就是在一个函数内部再定义一个函数，内部函数可以访问外部函数的变量。看下面例子：

def outer():message = "Hello from outer"def inner():print(message)return innerfunc = outer()
func()

在 outer 函数内部定义了 inner 函数，inner 函数可以访问 outer 函数里的 message 变量。在装饰器里，wrapper 函数就类似这里的 inner 函数，它能访问外部装饰器函数传入的被装饰函数。

四、装饰器的实用应用场景

4.1 日志记录

在项目中，记录函数的执行情况很重要。用装饰器能轻松给多个函数添加日志记录功能。

import logging# 配置日志记录的基本设置
logging.basicConfig(level = logging.INFO)def log_function_call(func):def wrapper(*args, **kwargs):# 记录函数开始调用的信息，包括函数名、位置参数和关键字参数logging.info(f"Calling function {func.__name__} with args {args} and kwargs {kwargs}")# 调用原来的函数，并保存返回值result = func(*args, **kwargs)# 记录函数返回的信息，包括函数名和返回值logging.info(f"Function {func.__name__} returned {result}")return resultreturn wrapper@log_function_call
def divide(a, b):return a / btry:divide(10, 2)divide(10, 0)
except ZeroDivisionError as e:logging.error(f"Error in divide function: {e}")

代码解析

首先通过 logging.basicConfig(level = logging.INFO) 配置了日志记录的级别为INFO，这样会记录INFO及以上级别的日志信息。
log_function_call 是装饰器函数，它接受 func 函数作为参数。
wrapper 函数中，*args 和 **kwargs 用来接收被装饰函数 func 的所有位置参数和关键字参数。
使用 logging.info 记录函数调用信息，包括函数名、传入的参数。然后调用 func 函数并保存返回值 result。
再使用 logging.info 记录函数返回信息，最后返回 result。
当 divide 函数被 log_function_call 装饰后，每次调用 divide 函数，都会按上述方式记录日志，并且在出现除零错误时，通过 logging.error 记录错误信息。

4.2 模拟餐厅做菜 - 理解依赖注入（用装饰器实现）

假设你是餐厅厨师，做菜需要食材（依赖）。不同的菜可能需要不同的食材，我们可以用装饰器来模拟这个“注入食材”的过程。

def inject_ingredient(ingredient):def decorator(func):def wrapper():print(f"Adding {ingredient} to the dish")func()return wrapperreturn decorator@inject_ingredient("Tomato")
def make_salad():print("Making a salad")make_salad()

代码解析

inject_ingredient 是一个装饰器工厂函数，它接受一个 ingredient 参数，代表食材。
decorator 函数接受 func 函数，也就是做菜的函数。
wrapper 函数先打印添加食材的信息，然后调用做菜的函数 func。
当 make_salad 函数被 inject_ingredient("Tomato") 装饰后，调用 make_salad 函数时，就会先打印“Adding Tomato to the dish”，然后打印“Making a salad”，模拟了做菜时添加食材（依赖注入）的过程。

一、为什么需要装饰器

二、装饰器基础入门

代码解析

三、装饰器原理详解

3.1 函数是一等公民

3.2 嵌套函数

四、装饰器的实用应用场景

4.1 日志记录

代码解析

4.2 模拟餐厅做菜 - 理解依赖注入（用装饰器实现）

代码解析

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