裝飾器是 Python 中一種強大的語法特性，它允許在不修改原函數代碼的情況下動態地擴展函數的功能。裝飾器本質上是一個高階函數，它接受一個函數作為參數并返回一個新的函數。

基本裝飾器

1. 簡單裝飾器示例

def my_decorator(func):def wrapper():print("函數執行前")func()print("函數執行后")return wrapper@my_decorator
def say_hello():print("Hello!")say_hello()

輸出：

函數執行前
Hello!
函數執行后

2. 裝飾器的工作原理

• @my_decorator 語法糖等價于 say_hello = my_decorator(say_hello)
• my_decorator 接收 say_hello 函數作為參數
• 返回 wrapper 函數，它"包裹"了原函數

帶參數的裝飾器

1. 函數帶參數的裝飾器

def decorator_with_args(func):def wrapper(name):print(f"準備調用 {func.__name__}")func(name)print(f"{func.__name__} 調用完成")return wrapper@decorator_with_args
def greet(name):print(f"Hello, {name}!")greet("Alice")

2. 裝飾器本身帶參數

def repeat(num_times):def decorator(func):def wrapper(*args, **kwargs):for _ in range(num_times):func(*args, **kwargs)return wrapperreturn decorator@repeat(3)
def say_hello(name):print(f"Hello, {name}!")say_hello("Bob")

輸出：

Hello, Bob!
Hello, Bob!
Hello, Bob!

類裝飾器

裝飾器不僅可以是函數，還可以是類：

class CountCalls:def __init__(self, func):self.func = funcself.num_calls = 0def __call__(self, *args, **kwargs):self.num_calls += 1print(f"函數已被調用 {self.num_calls} 次")return self.func(*args, **kwargs)@CountCalls
def example():print("執行示例函數")example()
example()
example()

輸出：

函數已被調用 1 次
執行示例函數
函數已被調用 2 次
執行示例函數
函數已被調用 3 次
執行示例函數

多個裝飾器疊加

可以同時應用多個裝飾器：

def uppercase_decorator(func):def wrapper():result = func()return result.upper()return wrapperdef exclamation_decorator(func):def wrapper():result = func()return result + "!"return wrapper@exclamation_decorator
@uppercase_decorator
def say_hi():return "hi there"print(say_hi())  # 輸出: HI THERE!

注意：裝飾器的應用順序是從下往上，先應用 uppercase_decorator，然后是 exclamation_decorator。

內置裝飾器

Python 本身提供了一些內置裝飾器：

1. @staticmethod - 定義靜態方法
2. @classmethod - 定義類方法
3. @property - 將方法轉換為屬性

裝飾器的常見用途

1. 日志記錄
2. 性能測試（計算函數執行時間）
3. 權限驗證
4. 緩存（備忘錄模式）
5. 輸入驗證
6. 注冊插件
7. 重試機制

性能測試裝飾器示例

import timedef timer(func):def wrapper(*args, **kwargs):start = time.time()result = func(*args, **kwargs)end = time.time()print(f"{func.__name__} 執行時間: {end - start:.4f} 秒")return resultreturn wrapper@timer
def slow_function():time.sleep(2)slow_function()

保留原函數的元信息

使用 functools.wraps 可以保留原函數的元信息：

from functools import wrapsdef my_decorator(func):@wraps(func)def wrapper(*args, **kwargs):"""這是包裝函數的文檔字符串"""print("裝飾器添加的功能")return func(*args, **kwargs)return wrapper@my_decorator
def example():"""這是原函數的文檔字符串"""print("原函數功能")print(example.__name__)  # 輸出: example
print(example.__doc__)   # 輸出: 這是原函數的文檔字符串

總結

裝飾器是 Python 中非常強大的特性，它：

• 允許在不修改原函數代碼的情況下擴展功能
• 遵循開放-封閉原則（對擴展開放，對修改封閉）
• 使代碼更加模塊化和可重用
• 常用于日志、性能測試、權限控制等場景

掌握裝飾器可以讓你寫出更加優雅和高效的 Python 代碼。