本博客是学习 慕课网 廖雪峰老师 的 python进阶 的过程中所做的笔记。用以记录与参考。
装饰器(Decorators)是 Python 的一个重要部分。简单地说：他们是修改其他函数的功能的函数。有助于让我们的代码更简短。
一、python中编写无参数装饰器
Python的 decorator 本质上就是一个高阶函数，它接收一个函数作为参数，然后，返回一个新函数。
使用 decorator 用Python提供的 @ 语法，这样可以避免手动编写 f = decorate(f) 这样的代码。
考察一个@log的定义：
def log(f):
def fn(x):
print 'call ' + f.__name__ + '()...'
return f(x)
return fn
对于阶乘函数，@log工作得很好：
@log
def factorial(n):
return reduce(lambda x,y: x*y, range(1, n+1))
print factorial(10)
结果：
call factorial()... 3628800
但是，对于参数不是一个的函数，调用将报错：
@log
def add(x, y):
return x + y
print add(1, 2)
结果：
Traceback (most recent call last):
File "test.py", line 15, in <module>
print add(1,2)
TypeError: fn() takes exactly 1 argument (2 given)
因为 add() 函数需要传入两个参数，但是 @log 写死了只含一个参数的返回函数。
要让 @log 自适应任何参数定义的函数，可以利用Python的 *args 和 **kw，保证任意个数的参数总是能正常调用：
def log(f):
def fn(*args, **kw):
print 'call ' + f.__name__ + '()...'
return f(*args, **kw)
return fn
现在，对于任意函数，@log 都能正常工作。
任务
请编写一个@performance，它可以打印出函数调用的时间。
代码实现：
import time
def performance(f):
def fn(*args,**kw):
t1=time.time()
r=f(*args,**kw)
t2=time.time()
print 'call %s() in %fs' % (f.__name__, (t2 - t1))
return r
return fn
@performance
def factorial(n):
return reduce(lambda x,y: x*y, range(1, n+1))
print(factorial(10))二、编写带参数的decorator
考察上一节的 @log 装饰器：
def log(f):
def fn(x):
print 'call ' + f.__name__ + '()...'
return f(x)
return fn
发现对于被装饰的函数，log打印的语句是不能变的（除了函数名）。
如果有的函数非常重要，希望打印出'[INFO] call xxx()...'，有的函数不太重要，希望打印出'[DEBUG] call xxx()...'，这时，log函数本身就需要传入'INFO'或'DEBUG'这样的参数，类似这样：
@log('DEBUG')
def my_func():
pass
把上面的定义翻译成高阶函数的调用，就是：
my_func = log('DEBUG')(my_func)
上面的语句看上去还是比较绕，再展开一下：
log_decorator = log('DEBUG')
my_func = log_decorator(my_func)
上面的语句又相当于：
log_decorator = log('DEBUG')
@log_decorator
def my_func():
pass
所以，带参数的log函数首先返回一个decorator函数，再让这个decorator函数接收my_func并返回新函数：
def log(prefix):
def log_decorator(f):
def wrapper(*args, **kw):
print '[%s] %s()...' % (prefix, f.__name__)
return f(*args, **kw)
return wrapper
return log_decorator
@log('DEBUG')
def test():
pass
print test()
执行结果：
[DEBUG] test()... None
对于这种3层嵌套的decorator定义，你可以先把它拆开：
# 标准decorator:
def log_decorator(f):
def wrapper(*args, **kw):
print '[%s] %s()...' % (prefix, f.__name__)
return f(*args, **kw)
return wrapper
return log_decorator
# 返回decorator:
def log(prefix):
return log_decorator(f)
拆开以后会发现，调用会失败，因为在3层嵌套的decorator定义中，最内层的wrapper引用了最外层的参数prefix，所以，把一个闭包拆成普通的函数调用会比较困难。不支持闭包的编程语言要实现同样的功能就需要更多的代码。
任务
上一节的@performance只能打印秒，请给 @performace 增加一个参数，允许传入's'或'ms'：
@performance('ms')
def factorial(n):
return reduce(lambda x,y: x*y, range(1, n+1))
代码实现：
import time
def performance(unit):
def perf_decorator(f):
def wrapper(*args,**kw):
t1=time.time()
r=f(*args,**kw)
t2=time.time()
t=(t2-t1)*1000 if unit=='ms' else (t2-t1)
print ('call %s() in %f %s' % (f.__name__,t,unit))
return r
return wrapper
return perf_decorator
@performance('ms')
def factorial(n):
return reduce(lambda x,y: x*y, range(1, n+1))
print factorial(10)三、python中完善decorator
@decorator可以动态实现函数功能的增加，但是，经过@decorator“改造”后的函数，和原函数相比，除了功能多一点外，有没有其它不同的地方？
在没有decorator的情况下，打印函数名：
def f1(x):
pass
print f1.__name__
输出： f1
有decorator的情况下，再打印函数名：
def log(f):
def wrapper(*args, **kw):
print 'call...'
return f(*args, **kw)
return wrapper
@log
def f2(x):
pass
print f2.__name__
输出： wrapper
可见，由于decorator返回的新函数函数名已经不是'f2'，而是@log内部定义的'wrapper'。这对于那些依赖函数名的代码就会失效。decorator还改变了函数的__doc__等其它属性。如果要让调用者看不出一个函数经过了@decorator的“改造”，就需要把原函数的一些属性复制到新函数中：
def log(f):
def wrapper(*args, **kw):
print 'call...'
return f(*args, **kw)
wrapper.__name__ = f.__name__
wrapper.__doc__ = f.__doc__
return wrapper
这样写decorator很不方便，因为我们也很难把原函数的所有必要属性都一个一个复制到新函数上，所以Python内置的functools可以用来自动化完成这个“复制”的任务：
import functools
def log(f):
@functools.wraps(f)
def wrapper(*args, **kw):
print 'call...'
return f(*args, **kw)
return wrapper
最后需要指出，由于我们把原函数签名改成了(*args, **kw)，因此，无法获得原函数的原始参数信息。即便我们采用固定参数来装饰只有一个参数的函数：
def log(f):
@functools.wraps(f)
def wrapper(x):
print 'call...'
return f(x)
return wrapper
也可能改变原函数的参数名，因为新函数的参数名始终是 'x'，原函数定义的参数名不一定叫 'x'。
任务
请思考带参数的@decorator，@functools.wraps应该放置在哪：
def performance(unit):
def perf_decorator(f):
def wrapper(*args, **kw):
???
return wrapper
return perf_decorator
代码实现：
import time, functools
def performance(unit):
def perf_decorator(f):
@functools.wraps(f)
def wrapper(*args,**kw):
t1=time.time()
r=f(*args,**kw)
t2=time.time()
t=(t2-t1)*1000 if unit=='ms' else (t2-t1)
print ('call %s() in %f %s' % (f.__name__,t,unit))
return r
return wrapper
return perf_decorator
@performance('ms')
def factorial(n):
return reduce(lambda x,y: x*y, range(1, n+1))
print factorial.__name__分析上面的代码：
首先执行performance(‘ms’)，返回的是perf_decorator函数，再调用返回的函数，参数是reduce函数，返回值最终是wrapper函数。而经过perf_decorator装饰之后的函数，它们的name已经从原来的’reduce’变成了’wrapper’；所以，需要把原始函数的name等属性复制到wrapper()函数中，否则，有些依赖函数签名的代码执行就会出错。因此使用@functools.wraps(f)来实现这个操作。
四、python中偏函数
当一个函数有很多参数时，调用者就需要提供多个参数。如果减少参数个数，就可以简化调用者的负担。
比如，int()函数可以把字符串转换为整数，当仅传入字符串时，int()函数默认按十进制转换：
>>> int('12345')
12345
但int()函数还提供额外的base参数，默认值为10。如果传入base参数，就可以做 N 进制的转换：
>>> int('12345', base=8)
5349
>>> int('12345', 16)
74565
假设要转换大量的二进制字符串，每次都传入int(x, base=2)非常麻烦，于是，我们想到，可以定义一个int2()的函数，默认把base=2传进去：
def int2(x, base=2):
return int(x, base)
这样，我们转换二进制就非常方便了：
>>> int2('1000000')
64
>>> int2('1010101')
85
functools.partial就是帮助我们创建一个偏函数的，不需要我们自己定义int2()，可以直接使用下面的代码创建一个新的函数int2：
>>> import functools
>>> int2 = functools.partial(int, base=2)
>>> int2('1000000')
64
>>> int2('1010101')
85
所以，functools.partial可以把一个参数多的函数变成一个参数少的新函数，少的参数需要在创建时指定默认值，这样，新函数调用的难度就降低了。
任务
在第7节中，我们在sorted这个高阶函数中传入自定义排序函数就可以实现忽略大小写排序。请用functools.partial把这个复杂调用变成一个简单的函数：
sorted_ignore_case(iterable)
代码实现：
import functools
sorted_ignore_case = functools.partial(sorted,key = str.lower)
print sorted_ignore_case(['bob', 'about', 'Zoo', 'Credit'])关于偏函数：
函数在执行时，要带上所有必要的参数进行调用。但是，有时参数可以在函数被调用之前提前获知。这种情况下，一个函数有一个或多个参数预先就能用上，以便函数能用更少的参数进行调用。
偏函数是将所要承载的函数作为partial()函数的第一个参数，原函数的各个参数依次作为partial()函数后续的参数，除非使用关键字参数。