摘要：下面我們一起拋去無關概念，簡單地理解下的裝飾器。用函數實現裝飾器裝飾器要求入參是函數對象，返回值是函數對象，嵌套函數完全能勝任。為了對調用方透明，裝飾器返回的對象要偽裝成被裝飾的函數。

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???????Python有大量強大又貼心的特性，如果要列個最受歡迎排行榜，那么裝飾器絕對會在其中。
???????剛接觸裝飾器，會覺得代碼不多卻難以理解。其實裝飾器的語法本身挺簡單的，復雜是因為同時混雜了其它的概念。下面我們一起拋去無關概念，簡單地理解下Python的裝飾器。

???????在解釋器下跑個裝飾器的例子，直觀地感受一下

# make_bold就是裝飾器，實現方式這里略去

>>> @make_bold
... def get_content():
...     return "hello world"
...
>>> get_content()
"hello world"

???????被make_bold裝飾的get_content，調用后返回結果會自動被b標簽包住。怎么做到的呢，簡單4步就能明白了。

???????我們定義個get_content函數。這時get_content也是個對象，它能做所有對象的操作。

它有id，有type，有值。

>>> id(get_content)
140090200473112
>>> type(get_content)

>>> get_content

跟其他對象一樣可以被賦值給其它變量。

>>> func_name = get_content
>>> func_name()
"hello world"

它可以當參數傳遞，也可以當返回值

>>> def foo(bar):
...     print(bar())
...     return bar
...
>>> func = foo(get_content)
hello world
>>> func()
"hello world"

???????我們可以用class來構造函數對象。有成員函數__call__的就是函數對象了，函數對象被調用時正是調用的__call__。

class FuncObj(object):
    def __init__(self, name):
        print("Initialize")
        self.name= name

    def __call__(self):
        print("Hi", self.name)

我們來調用看看?？梢钥吹?，函數對象的使用分兩步：構造和調用(同學們注意了，這是考點)。

>>> fo = FuncObj("python")
    Initialize
>>> fo()
    "Hi python"

裝飾器的@沒有做什么特別的事，不用它也可以實現一樣的功能，只不過需要更多的代碼。

@make_bold
def get_content():
    return "hello world"

上面的代碼等價于下面的

def get_content():
    return "hello world"
get_content = make_bold(get_content)

make_bold是個函數，要求入參是函數對象，返回值是函數對象。@的語法糖其實是省去了上面最后一行代碼，使可讀性更好。用了裝飾器后，每次調用get_content，真正調用的是make_bold返回的函數對象。

入參是函數對象，返回是函數對象，如果第2步里的類的構造函數改成入參是個函數對象，不就正好符合要求嗎？我們來試試實現make_bold。

class make_bold(object):
    def __init__(self, func):
        print("Initialize")
        self.func = func

    def __call__(self):
        print("Call")
        return "{}".format(self.func())

大功告成，看看能不能用。

>>> @make_bold
... def get_content():
...     return "hello world"
...
Initialize
>>> get_content()
Call
"hello world"

成功實現裝飾器！是不是很簡單？
這里分析一下之前強調的構造和調用兩個過程。我們去掉@語法糖好理解一些。

# 構造，使用裝飾器時構造函數對象，調用了__init__
>>> get_content = make_bold(get_content)
Initialize

# 調用，實際上直接調用的是make_bold構造出來的函數對象
>>> get_content()
Call
"hello world"

到這里就徹底清楚了，完結撒花，可以關掉網頁了~~~(如果只是想知道裝飾器原理的話)

閱讀源碼時，經常見到用嵌套函數實現的裝飾器，怎么理解？同樣僅需4步。

用class實現的函數對象很容易看到什么時候構造的，那def定義的函數對象什么時候構造的呢？

# 這里的全局變量刪去了無關的內容
>>> globals()
{}
>>> def func():
...     pass
...
>>> globals()
{"func": }

不像一些編譯型語言，程序在啟動時函數已經構造那好了。上面的例子可以看到，執行到def會才構造出一個函數對象，并賦值給變量make_bold。

這段代碼和下面的代碼效果是很像的。

class NoName(object):
    def __call__(self):
        pass
func = NoName()

Python的函數可以嵌套定義。

def outer():
    print("Before def:", locals())
    def inner():
        pass
    print("After def:", locals())
    return inner
    
#inner是在outer內定義的，所以算outer的局部變量。
#執行到def inner時函數對象才創建，因此每次調用outer都會創建一個新的inner。
#下面可以看出，每次返回的inner是不同的。

>>> outer()
Before def: {}
After def: {"inner": .inner at 0x7f0b18fa0048>}
.inner at 0x7f0b18fa0048>
>>> outer()
Before def: {}
After def: {"inner": .inner at 0x7f0b18fa00d0>}
.inner at 0x7f0b18fa00d0>

嵌套函數有什么特別之處？因為有閉包。

def outer():
    msg = "hello world"
    def inner():
        print(msg)
    return inner

下面的試驗表明，inner可以訪問到outer的局部變量msg。

>>> func = outer()
>>> func()
hello world

閉包有2個特點
inner能訪問outer及其祖先函數的命名空間內的變量(局部變量，函數參數)。
調用outer已經返回了，但是它的命名空間被返回的inner對象引用，所以還不會被回收。
這部分想深入可以去了解Python的LEGB規則。

裝飾器要求入參是函數對象，返回值是函數對象，嵌套函數完全能勝任。

def make_bold(func):
    print("Initialize")
    def wrapper():
        print("Call")
        return "{}".format(func())
    return wrapper

用法跟類實現的裝飾器一樣。可以去掉@語法糖分析下構造和調用的時機。

>>> @make_bold
... def get_content():
...     return "hello world"
...
Initialize
>>> get_content()
Call
"hello world"

因為返回的wrapper還在引用著，所以存在于make_bold命名空間的func不會消失。make_bold可以裝飾多個函數，wrapper不會調用混淆，因為每次調用make_bold，都會有創建新的命名空間和新的wrapper。
到此函數實現裝飾器也理清楚了，完結撒花，可以關掉網頁了~~~(后面是使用裝飾的常見問題)

帶參數的裝飾器，有時會異常的好用。我們看個例子。

    >>> @make_header(2)
    ... def get_content():
    ...     return "hello world"
    ...
    >>> get_content()
    "
hello world
"
    #怎么做到的呢？其實這跟裝飾器語法沒什么關系。去掉@語法糖會變得很容易理解。
    @make_header(2)
    def get_content():
        return "hello world"
        
    # 等價于
    def get_content():
        return "hello world"
    unnamed_decorator = make_header(2)
    get_content = unnamed_decorator(get_content)

上面代碼中的unnamed_decorator才是真正的裝飾器，make_header是個普通的函數，它的返回值是裝飾器。

來看一下實現的代碼。

def make_header(level):
    print("Create decorator")

    # 這部分跟通常的裝飾器一樣，只是wrapper通過閉包訪問了變量level
    def decorator(func):
        print("Initialize")
        def wrapper():
            print("Call")
            return "{1}".format(level, func())
        return wrapper

    # make_header返回裝飾器
    return decorator

看了實現代碼，裝飾器的構造和調用的時序已經很清楚了。

>>> @make_header(2)
... def get_content():
...     return "hello world"
...
Create decorator
Initialize
>>> get_content()
Call
"
hello world
"

為了有條理地理解裝飾器，之前例子里的被裝飾函數有意設計成無參的。我們來看個例子。

@make_bold
def get_login_tip(name):
    return "Welcome back, {}".format(name)

最直接的想法是把get_login_tip的參數透傳下去。

class make_bold(object):
    def __init__(self, func):
        self.func = func

    def __call__(self, name):
        return "{}".format(self.func(name))

???????如果被裝飾的函數參數是明確固定的，這么寫是沒有問題的。但是make_bold明顯不是這種場景。它既需要裝飾沒有參數的get_content，又需要裝飾有參數的get_login_tip。這時候就需要可變參數了。

class make_bold(object):
    def __init__(self, func):
        self.func = func
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        return "{}".format(self.func(*args, **kwargs))

???????當裝飾器不關心被裝飾函數的參數，或是被裝飾函數的參數多種多樣的時候，可變參數非常合適。可變參數不屬于裝飾器的語法內容，這里就不深入探討了。

下面這么寫合法嗎？

@make_italic
@make_bold
def get_content():
    return "hello world"

合法。上面的的代碼和下面等價，留意一下裝飾的順序。

def get_content():
    return "hello world"
get_content = make_bold(get_content) # 先裝飾離函數定義近的
get_content = make_italic(get_content)

???????Python的裝飾器倍感貼心的地方是對調用方透明。調用方完全不知道也不需要知道調用的函數被裝飾了。這樣我們就能在調用方的代碼完全不改動的前提下，給函數patch功能。
???????為了對調用方透明，裝飾器返回的對象要偽裝成被裝飾的函數。偽裝得越像，對調用方來說差異越小。有時光偽裝函數名和參數是不夠的，因為Python的函數對象有一些元信息調用方可能讀取了。為了連這些元信息也偽裝上，functools.wraps出場了。它能用于把被調用函數的__module__，__name__，__qualname__，__doc__，__annotations__賦值給裝飾器返回的函數對象。

import functools
def make_bold(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        return "{}".format(func(*args, **kwargs))
    return wrapper

對比一下效果。

>>> @make_bold
... def get_content():
...     """Return page content"""
...     return "hello world"
>>>
# 不用functools.wraps的結果
>>> get_content.__name__
"wrapper"
>>> get_content.__doc__
>>>
# 用functools.wraps的結果
>>> get_content.__name__
"get_content"
>>> get_content.__doc__
"Return page content"

???????實現裝飾器時往往不知道調用方會怎么用，所以養成好習慣加上functools.wraps吧。