2020-05-05 12:04:14 +08:00
## 第021课：
在上一节课中， ， ， ， ，
### 装饰器
装饰器是Python中**用一个函数装饰另外一个函数或类并为其提供额外功能**的语法现象。装饰器本身是一个函数，它的参数是被装饰的函数或类，它的返回值是一个带有装饰功能的函数。很显然，装饰器是一个高阶函数，它的参数和返回值都是函数。下面我们先通过一个简单的例子来说明装饰器的写法和作用，假设已经有名为`downlaod`和`upload`的两个函数，分别用于文件的上传和下载，下面的代码用休眠一段随机时间的方式模拟了下载和上传需要花费的时间，并没有联网做上传下载。
> **说明**： ， ，
```Python
import random
import time
def download(filename):
print(f'开始下载{filename}.')
time.sleep(random.randint(2, 6))
print(f'{filename}下载完成.')
def upload(filename):
print(f'开始上传{filename}.')
time.sleep(random.randint(4, 8))
print(f'{filename}上传完成.')
download('MySQL从删库到跑路.avi')
upload('Python从入门到住院.pdf')
```
现在我们希望知道调用`download`和`upload`函数做文件上传下载到底用了多少时间，这个应该如何实现呢？相信很多小伙伴已经想到了，我们可以在函数开始执行的时候记录一个时间，在函数调用结束后记录一个时间，两个时间相减就可以计算出下载或上传的时间，代码如下所示。
```Python
start = time.time()
download('MySQL从删库到跑路.avi')
end = time.time()
print(f'花费时间: {end - start:.3f}秒')
start = time.time()
upload('Python从入门到住院.pdf')
end = time.time()
print(f'花费时间: {end - start:.3f}秒')
```
通过上面的代码，我们可以得到下载和上传花费的时间，但不知道大家是否注意到，上面记录时间、计算和显示执行时间的代码都是重复代码。有编程经验的人都知道，**重复的代码是万恶之源**， ， ？ ， ， ，
```Python
import time
# 定义装饰器函数，它的参数是被装饰的函数或类
def record_time(func):
# 定义一个带装饰功能（记录被装饰函数的执行时间）的函数
# 因为不知道被装饰的函数有怎样的参数所以使用*args和**kwargs接收所有参数
# 在Python中函数可以嵌套的定义（ ）
def wrapper(*args, **kwargs):
# 在执行被装饰的函数之前记录开始时间
start = time.time()
# 执行被装饰的函数并获取返回值
result = func(*args, **kwargs)
# 在执行被装饰的函数之后记录结束时间
end = time.time()
# 计算和显示被装饰函数的执行时间
print(f'{func.__name__}执行时间: {end - start:.3f}秒')
# 返回被装饰函数的返回值（装饰器通常不会改变被装饰函数的执行结果）
return result
# 返回带装饰功能的wrapper函数
return wrapper
```
使用上面的装饰器函数有两种方式，第一种方式就是直接调用装饰器函数，传入被装饰的函数并获得返回值，我们可以用这个返回值直接覆盖原来的函数，那么在调用时就已经获得了装饰器提供的额外的功能（记录执行时间），大家可以试试下面的代码就明白了。
```Python
download = record_time(download)
upload = record_time(upload)
download('MySQL从删库到跑路.avi')
upload('Python从入门到住院.pdf')
```
上面的代码中已经没有重复代码了，虽然写装饰器会花费一些心思，但是这是一个一劳永逸的骚操作，如果还有其他的函数也需要记录执行时间，按照上面的代码如法炮制即可。
在Python中，
```Python
import random
import time
def record_time(func):
def wrapper(*args, **kwargs):
start = time.time()
result = func(*args, **kwargs)
end = time.time()
print(f'{func.__name__}执行时间: {end - start:.3f}秒')
return result
return wrapper
@record_time
def download(filename):
print(f'开始下载{filename}.')
time.sleep(random.randint(2, 6))
print(f'{filename}下载完成.')
@record_time
def upload(filename):
print(f'开始上传{filename}.')
time.sleep(random.randint(4, 8))
print(f'{filename}上传完成.')
download('MySQL从删库到跑路.avi')
upload('Python从入门到住院.pdf')
```
上面的代码，我们通过装饰器语法糖为`download`和`upload`函数添加了装饰器，这样调用`download`和`upload`函数时，会记录下函数的执行时间。事实上，被装饰后的`download`和`upload`函数是我们在装饰器`record_time`中返回的`wrapper`函数，调用它们其实就是在调用`wrapper`函数，所以拥有了记录函数执行时间的功能。
如果希望取消装饰器的作用， ，
```Python
import random
import time
from functools import wraps
def record_time(func):
@wraps (func)
def wrapper(*args, **kwargs):
start = time.time()
result = func(*args, **kwargs)
end = time.time()
print(f'{func.__name__}执行时间: {end - start:.3f}秒')
return result
return wrapper
@record_time
def download(filename):
print(f'开始下载{filename}.')
time.sleep(random.randint(2, 6))
print(f'{filename}下载完成.')
@record_time
def upload(filename):
print(f'开始上传{filename}.')
time.sleep(random.randint(4, 8))
print(f'{filename}上传完成.')
download('MySQL从删库到跑路.avi')
upload('Python从入门到住院.pdf')
# 取消装饰器
download.__wrapped__('MySQL必知必会.pdf')
upload = upload.__wrapped__
upload('Python从新手到大师.pdf')
```
**装饰器函数本身也可以参数化**，简单的说就是通过我们的装饰器也是可以通过调用者传入的参数来定制的，这个知识点我们在后面用上它的时候再为大家讲解。除了可以用函数来定义装饰器之外，通过定义类的方式也可以定义装饰器。如果一个类中有名为`__call__`的魔术方法，那么这个类的对象就可以像函数一样调用，这就意味着这个对象可以像装饰器一样工作，代码如下所示。
```Python
class RecordTime:
def __call__ (self, func):
@wraps (func)
def wrapper(*args, **kwargs):
start = time.time()
result = func(*args, **kwargs)
end = time.time()
print(f'{func.__name__}执行时间: {end - start:.3f}秒')
return result
return wrapper
# 使用装饰器语法糖添加装饰器
@RecordTime ()
def download(filename):
print(f'开始下载{filename}.')
time.sleep(random.randint(2, 6))
print(f'{filename}下载完成.')
def upload(filename):
print(f'开始上传{filename}.')
time.sleep(random.randint(4, 8))
print(f'{filename}上传完成.')
# 直接创建对象并调用对象传入被装饰的函数
upload = RecordTime()(upload)
download('MySQL从删库到跑路.avi')
upload('Python从入门到住院.pdf')
```
上面的代码演示了两种添加装饰器的方式，由于`RecordTime`是一个类，所以需要先创建对象，才能把对象当成装饰器来使用，所以提醒大家注意`RecordTime`后面的圆括号，那是调用构造器创建对象的语法。如果为`RecordTime`类添加一个`__init__`方法，就可以实现对装饰器的参数化，刚才我们说过了，这个知识点等用上的时候再为大家讲解。使用装饰器还可以装饰一个类，为其提供额外的功能，这个知识点也等我们用到的时候再做讲解。
### 递归调用
2020-05-05 19:48:25 +08:00
Python中允许函数嵌套定义， ， ， ？ ， ， ，
2020-05-05 12:04:14 +08:00
```Python
def fac(num):
if num in (0, 1):
return 1
return num * fac(num - 1)
```
上面的代码中，`fac`函数中又调用了`fac`函数， ；
```Python
# 递归调用函数入栈
# 5 * fac(4)
# 5 * (4 * fac(3))
# 5 * (4 * (3 * fac(2)))
# 5 * (4 * (3 * (2 * fac(1))))
# 停止递归函数出栈
# 5 * (4 * (3 * (2 * 1)))
# 5 * (4 * (3 * 2))
# 5 * (4 * 6)
# 5 * 24
# 120
print(fac(5)) # 120
```
注意， （ ） ， ， ， ， （ ） ， ； ， ， ， ， （ ） ，
我们使用的Python官方解释器，
2020-05-05 19:48:25 +08:00
再举一个之前讲过的生成斐波那契数列的例子，因为斐波那契数列前两个数都是`1`， ， ，
2020-05-05 12:04:14 +08:00
```Python
def fib(n):
if n in (1, 2):
return 1
return fib(n - 1) + fib(n - 2)
# 打印前20个斐波那契数
for i in range(1, 21):
print(fib(i))
```
需要提醒大家，上面计算斐波那契数的代码虽然看起来非常简单明了，但执行性能是比较糟糕的，原因大家可以自己思考一下，更好的做法还是之前讲过的使用循环递推的方式，代码如下所示。
```Python
def fib(n):
a, b = 0, 1
for _ in range(n):
a, b = b, a + b
return a
```
### 简单的总结
装饰器是Python中的特色语法， ， ， ， ， ， ， ， ，
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