5.3 装饰器

第5章 · 提升与补漏

📖 为什么学装饰器？

要给 10 个函数都加上"计时"功能，怎么办？改 10 个函数体？每个函数里插两行计时代码？——那日志、权限校验、重试逻辑全都要这么干，代码里到处是重复的"私货"。装饰器解决的是：不改原函数一行代码，就给它"加 buff"。真实项目里的登录检查、日志记录、接口限流，全是装饰器干的活。它是 Python 最优雅也最吓人的语法之一——学完这节，面试题"装饰器原理"直接拿下。

📋 核心知识点

① 函数是一等公民：函数能像数字一样被传参、被返回（第3.2节闭包就是"函数返回函数"）。装饰器就是基于这个特性。

② 装饰器 = 接收函数、返回新函数的函数。新函数（wrapper）在调用原函数的前后"夹带私货"。

③ 语法糖原理：@timer 写在函数上方，等价于在定义之后执行一行 fn = timer(fn)——把原函数替换成包装后的新函数。

④ 方法装饰器对比：

方法类型	第一个参数	调用方式	场景
实例方法	self	只能实例调用	需要访问实例属性
@classmethod	cls	类或实例都能调	需要类属性；工厂方法
@staticmethod	无	类或实例都能调	和类相关但不碰 self/cls 的工具函数

例

计时装饰器：从手写到语法糖

有个 slow() 函数，想测量它运行了多少秒，但不能改 slow 内部。写装饰器 timer 并应用。先想：不改函数体，怎么在函数"前后"插入代码？

💡 解题思路

答案藏在第3.2节的闭包里：写一个外层函数 timer(fn)，里面定义内层函数 wrapper——wrapper 在调用 fn() 之前记开始时间、之后算耗时，这就是"前后夹带私货"。timer 把 wrapper 返回出去。参数用第3.4节的 *args, **kwargs 原样转发，保证任何函数都能被装饰。

📝 解题过程

①先手写：slow = timer(slow) 手动替换：

②换成语法糖：把 slow = timer(slow) 删掉，在 def 上方加 @timer：

③语法糖原理：@timer 就是 slow = timer(slow) 的糖衣。装饰器返回什么，slow 就变成什么——所以 wrapper 必须 return 原函数的结果，装饰器必须 return wrapper。

例

带参数装饰器 + functools.wraps

写带参数的装饰器 repeat(n)：被装饰的函数执行 n 次并打印每次的结果，即 @repeat(3)。同时用 functools.wraps 保住原函数的 __name__，并验证。

💡 解题思路

带参数的装饰器要三层嵌套：repeat(3) 先执行，收下参数 3，返回真正的装饰器 decorator；decorator 再接收函数 fn，返回 wrapper。
为什么需要 wraps？不写它，装饰后 say.__name__ 会变成 wrapper——调试、日志全乱。用 @wraps(fn) 把原函数的名字、文档字符串复制给 wrapper，让它"冒名顶替"得天衣无缝。

📝 解题过程

①三层结构：

②应用并验证：

③拆解 @repeat(3) 的求值顺序：先算 repeat(3) → 得到 decorator → 再 say = decorator(say)。想成"先做一次普通函数调用，再当普通装饰器用"。

例

@staticmethod / @classmethod 对比

给 Tool 类写三种方法：实例方法（访问实例）、@classmethod（访问类属性 version）、@staticmethod（纯工具函数），并分别调用。

💡 解题思路

三种方法的差别就在第一个参数：实例方法拿 self（实例）、类方法拿 cls（类本身）、静态方法啥都不拿。类方法用 cls.version 访问类属性；静态方法就是"放在类里的普通函数"。

📝 解题过程

①定义：

②调用：

③什么时候用哪个：要碰实例属性 → 实例方法；只碰类属性或想"不建实例就能创建对象"（工厂）→ @classmethod；纯工具、和类只是"住在一起" → @staticmethod。

⚠️ 易错点

① 装饰器忘 return wrapper：函数会被替换成 None，一调用就 TypeError: 'NoneType' object is not callable——装饰器返回什么，函数就变成什么。
② 忘 @wraps(fn)：所有被装饰函数的 __name__ 全变成 wrapper，报错定位、日志全乱。
③ 带参数装饰器少一层：@repeat(3) 传的是参数不是函数，所以外面必须再包一层 decorator。
④ @staticmethod 里写 self 会直接 NameError——根本没有 self 这回事。
⑤ 多个装饰器叠着写，执行顺序是从下往上（离函数最近的先包装），像洋葱一层套一层。

📌 本节要点

✓ 装饰器 = 接收函数、返回新函数的函数，@timer 就是 fn = timer(fn)
✓ wrapper 用 *args, **kwargs 转发参数，记得 return 原函数结果
✓ @wraps(fn) 保住函数名字和文档
✓ 带参数装饰器：repeat(n) → decorator → wrapper 三层
✓ @classmethod 拿 cls、@staticmethod 啥都不拿