利用裝飾器給python的函數(shù)加上類型限制

BigTomato 發(fā)布于2019-07-31 11:43 / 3058人閱讀

摘要：列表越界的列表類似于動態(tài)數(shù)組，沒有長度的限制。比如對將要傳進內(nèi)層函數(shù)的參數(shù)進行檢測等，從而實現(xiàn)對參數(shù)的類型進行限制。對二維列表的每一維列表進行長度限制，不足指定長度，自動補充指定元素。

前言

作為一名python的腦殘粉，請先跟我念一遍python大法好。

其作為動態(tài)語言的靈活，簡介的代碼，確實在某些情況下確實比其他編程語言要好。但你有沒有想過，有時這些靈活的語法，可能會造成一些糟糕的體驗。尤其是針對新手，python易上手不假，但動態(tài)語言寫得項目規(guī)模一大，其實比相對嚴謹?shù)撵o態(tài)語言，更考驗程序員的內(nèi)力。

哪怕你只是用過python寫過一些初等的項目，那你可能也體驗過以下這種情況。

莫名其妙的傳錯參數(shù)類型。
python不需要顯式聲明參數(shù)類型，同樣，什么樣的變量都可以往函數(shù)里扔，包括函數(shù)(python支持函數(shù)式編程)，這容易出現(xiàn)一個問題，如果一個函數(shù)不是自己設計的，你很可能網(wǎng)里面?zhèn)髁隋e誤類型的參數(shù)。當然，這樣大多數(shù)觸發(fā)異常，因為傳錯類型意味著函數(shù)的一些操作該類型不支持。但有時傳了錯誤的參數(shù)類型，卻并不會觸發(fā)異常(比如字符串相加和數(shù)字相加，以及一切對象的==判斷)，不會觸發(fā)異常結果卻是錯誤的，這就意味著出現(xiàn)了問題更難確定位置，甚至如果這個函數(shù)的返回值，再傳進其他函數(shù)（假設叫B）時，當你發(fā)現(xiàn)得到結果錯誤時，你很可能以為是B函數(shù)的邏輯設計出現(xiàn)了錯誤，從而花費大量的時間在錯誤的地方，使用python多數(shù)是對開發(fā)效率比較重要的場景，而很可能因為一個粗心，使得寫代碼的時間短了，結果將時間都花在找BUG上了。

進行操作之前忘記了轉型
典型的就是把參數(shù)類型為str與int相加。或者把str傳進range()里面。

列表越界
python的列表類似于動態(tài)數(shù)組，沒有長度的限制。雖然大多數(shù)我們只需用for x in one_list即可完成對列表的訪問，而不需要去考慮列表的長度。但其實還有一種情景，比如說一個列表（或者元組）中元素的次序是有意義的，比如說[name,age,sex]而且這可能是某個函數(shù)動態(tài)生成的，比如爬蟲爬取網(wǎng)站后從里面挑選信息后返回，這時，如果這個網(wǎng)站中age，sex的信息缺失，python可不會自動補充None下去，至少我沒看見有人的函數(shù)或方法會考慮到這一點，而是直接給你返回[name],而如果你需要獲取age，而直接訪問下標為1的元素，則會觸發(fā)異常。

類似的還有種種，當然并非不可解決，比如足夠多的assert和isinstance，足夠嚴謹?shù)倪壿嬙O計，枯燥但很有必要的單元測試等等……但使用python很多時候就是為了加快開發(fā)效率，上面的這些措施顯然太過麻煩。

斷斷續(xù)續(xù)的寫了一兩天，弄了幾個裝飾器來解決這些問題，下面開始分享一下。

什么是裝飾器

需要了解pythopn中裝飾器的基本概念，可以參考一下廖老師的py教程
點這里

如何利用裝飾器限制函數(shù)的參數(shù)和返回值

使用裝飾器可以使得一個函數(shù)外面加上某些操作然后在重新返回到你定義的函數(shù)名字指定的對象上。

說實話，我很難用言語描述出這種關系，直接上代碼好了。

以使用裝飾器限制函數(shù)參數(shù)類型為例：

裝飾器的實現(xiàn)如下：

def type_limit(*typeLimit,**returnType):
    def test_value_type(func):
        def wrapper(*param,**kw):
            length = len(typeLimit)
            if length != len(param):
                raise LimitError("The list of typeLimit and param must have the same length")
            for index in range(length):
                t = typeLimit[index]
                p = param[index]
                if not isinstance(p,t):
                    raise LimitError("The param %s should be %s,but it"s %s now!"%(str(p),type(t()),type(p)))  
            res = func(*param,**kw)
            if "returnType" in returnType:
                limit = returnType["returnType"]
                if  not isinstance(res,limit):
                    raise LimitError("This function must return a value that is %s,but now it"s %s"%(limit,type(res) ) )
            return res
        return wrapper
    return test_value_type

假設我希望實現(xiàn)一個函數(shù)，實現(xiàn)兩數(shù)求和，為了避免傳進去的是兩個字符串，造成字符串連接，我需要限制其類型都為int

這時，我們可以這么做：

@type_limit(int,int)
def test(x,y):
    return x+y

這個定義的過程發(fā)生了什么呢？上述代碼等價于

temp = type_limit(int,int) #temp =  test_value_type
test = temp(test) #這是，test已經(jīng)在原test上經(jīng)過修飾，指向wrapper

而在wrapper中，最終會返回調(diào)用原test的結果，這個裝飾器做的，只不過是在調(diào)用原test前，利用
isinstance進行了一遍類型檢測而已。這樣，我們可以簡單的模仿像java，C++這樣的靜態(tài)語言一樣，在聲明的時候就對參數(shù)類型進行限制了。

理解這個裝飾器把握著一下幾點：

函數(shù)可以作為變量使用，即可以作為參數(shù)和返回值

裝飾器利用了函數(shù)內(nèi)的函數(shù)，可以訪問外層函數(shù)之間的一些變量從而對內(nèi)層函數(shù)進行修飾。(比如對將要傳進內(nèi)層函數(shù)的參數(shù)進行檢測等)，從而實現(xiàn)對參數(shù)的類型進行限制。

理解這兩點后，你可以自由的修改和拓展這些裝飾器，如果你有更好的實現(xiàn)，記得在github上pull給我哦，github地址稍后給出。

其他相關的限制

除上述外，我還是實現(xiàn)了其他限制：

列表長度的限制，不足指定長度，自動補充指定元素。

對二維列表的每一維列表進行長度限制，不足指定長度，自動補充指定元素。主要為某些算法進行限制。

常量類Const，目測沒有什么用

對列表的每一元素的類型進行限制

后記

限于篇幅，其他的代碼不一一在這里介紹，關鍵思路在上文已給出，其余代碼開源在github上，如果需要，你可以直接拿去使用。不過記得不要濫用。

github地址

如有更好的建議和或不正確的地方，可以在本文或github下告知。

如有錯別字……請忽略(^ ^)

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