Python函數(shù)裝飾器實現(xiàn)方法詳解
本文實例講述了Python函數(shù)裝飾器實現(xiàn)方法。分享給大家供大家參考，具體如下：
編寫函數(shù)裝飾器
這里主要介紹編寫函數(shù)裝飾器的相關內(nèi)容。
跟蹤調用
如下代碼定義并應用一個函數(shù)裝飾器，來統(tǒng)計對裝飾的函數(shù)的調用次數(shù)，并且針對每一次調用打印跟蹤信息。
class tracer:
def __init__(self,func):
self.calls = 0
self.func = func
def __call__(self,*args):
self.calls += 1
print('call %s to %s' %(self.calls, self.func.__name__))
self.func(*args)
@tracer
def spam(a, b, c):
print(a + b + c)
這是一個通過類裝飾的語法寫成的裝飾器，測試如下：
>>> spam(1,2,3)
call 1 to spam
6
>>> spam('a','b','c')
call 2 to spam
abc
>>> spam.calls
2
>>> spam
<__main__.tracer object at 0x03098410>
運行的時候，tracer類和裝飾的函數(shù)分開保存，并且攔截對裝飾的函數(shù)的隨后的調用，以便添加一個邏輯層來統(tǒng)計和打印每次調用。
裝飾之后，spam實際上是tracer類的一個實例。
@裝飾器語法避免了直接地意外調用最初的函數(shù)。考慮如下所示的非裝飾器的對等代碼：
calls = 0
def tracer(func,*args):
global calls
calls += 1
print('call %s to %s'%(calls,func.__name__))
func(*args)
def spam(a,b,c):
print(a+b+c)
測試如下：
>>> spam(1,2,3) 6 >>> tracer(spam,1,2,3) call 1 to spam 6
這一替代方法可以用在任何函數(shù)上，且不需要特殊的@語法，但是和裝飾器版本不同，它在代碼中調用函數(shù)的每個地方都需要額外的語法。盡管裝飾器不是必需的，但是它們通常是最為方便的。
擴展——支持關鍵字參數(shù)
下述代碼時前面例子的擴展版本，添加了對關鍵字參數(shù)的支持：
class tracer:
def __init__(self,func):
self.calls = 0
self.func = func
def __call__(self,*args,**kargs):
self.calls += 1
print('call %s to %s' %(self.calls, self.func.__name__))
self.func(*args,**kargs)
@tracer
def spam(a, b, c):
print(a + b + c)
@tracer
def egg(x,y):
print(x**y)
測試如下：
>>> spam(1,2,3) call 1 to spam 6 >>> spam(a=4,b=5,c=6) call 2 to spam 15 >>> egg(2,16) call 1 to egg 65536 >>> egg(4,y=4) call 2 to egg 256
也可以看到，這里的代碼同樣使用【類實例屬性】來保存狀態(tài)，即調用的次數(shù)self.calls。包裝的函數(shù)和調用計數(shù)器都是針對每個實例的信息。
使用def函數(shù)語法寫裝飾器
使用def定義裝飾器函數(shù)也可以實現(xiàn)相同的效果。但是有一個問題，我們也需要封閉作用域中的一個計數(shù)器，它隨著每次調用而更改。我們可以很自然地想到全局變量，如下：
calls = 0
def tracer(func):
def wrapper(*args,**kargs):
global calls
calls += 1
print('call %s to %s'%(calls,func.__name__))
return func(*args,**kargs)
return wrapper
@tracer
def spam(a,b,c):
print(a+b+c)
@tracer
def egg(x,y):
print(x**y)
這里calls定義為全局變量，它是跨程序的，是屬于整個模塊的，而不是針對每個函數(shù)的，這樣的話，對于任何跟蹤的函數(shù)調用，計數(shù)器都會遞增，如下測試：
>>> spam(1,2,3) call 1 to spam 6 >>> spam(a=4,b=5,c=6) call 2 to spam 15 >>> egg(2,16) call 3 to egg 65536 >>> egg(4,y=4) call 4 to egg 256
可以看到針對spam函數(shù)和egg函數(shù)，程序用的是同一個計數(shù)器。
那么如何實現(xiàn)針對每一個函數(shù)的計數(shù)器呢，我們可以使用Python3中新增的nonlocal語句，如下：
def tracer(func):
calls = 0
def wrapper(*args,**kargs):
nonlocal calls
calls += 1
print('call %s to %s'%(calls,func.__name__))
return func(*args,**kargs)
return wrapper
@tracer
def spam(a,b,c):
print(a+b+c)
@tracer
def egg(x,y):
print(x**y)
spam(1,2,3)
spam(a=4,b=5,c=6)
egg(2,16)
egg(4,y=4)
運行如下：
call 1 to spam
6
call 2 to spam
15
call 1 to egg
65536
call 2 to egg
256
這樣，將calls變量定義在tracer函數(shù)內(nèi)部，使之存在于一個封閉的函數(shù)作用域中，之后通過nonlocal語句來修改這個作用域，修改這個calls變量。如此便可以實現(xiàn)我們所需求的功能。
陷阱：裝飾類方法
【注意，使用類編寫的裝飾器不能用于裝飾某一類中帶self參數(shù)的的函數(shù)，這一點在Python裝飾器基礎中介紹過】
即如果裝飾器是如下使用類編寫的：
class tracer:
def __init__(self,func):
self.calls = 0
self.func = func
def __call__(self,*args,**kargs):
self.calls += 1
print('call %s to %s'%(self.calls,self.func.__name__))
return self.func(*args,**kargs)
當它裝飾如下在類中的方法時：
class Person:
def __init__(self,name,pay):
self.name = name
self.pay = pay
@tracer
def giveRaise(self,percent):
self.pay *= (1.0 + percent)
這時程序肯定會出錯。問題的根源在于，tracer類的__call__方法的self——它是一個tracer實例，當我們用__call__把裝飾方法名重綁定到一個類實例對象的時候，Python只向self傳遞了tracer實例，它根本沒有在參數(shù)列表中傳遞Person主體。此外，由于tracer不知道我們要用方法調用處理的Person實例的任何信息，沒有辦法創(chuàng)建一個帶有一個實例的綁定的方法，所以也就沒有辦法正確地分配調用。
這時我們只能通過嵌套函數(shù)的方法來編寫裝飾器。
計時調用
下面這個裝飾器將對一個裝飾的函數(shù)的調用進行計時——既有針對一次調用的時間，也有所有調用的總的時間。
import time
class timer:
def __init__(self,func):
self.func = func
self.alltime = 0
def __call__(self,*args,**kargs):
start = time.clock()
result = self.func(*args,**kargs)
elapsed = time.clock()- start
self.alltime += elapsed
print('%s:%.5f,%.5f'%(self.func.__name__,elapsed,self.alltime))
return result
@timer
def listcomp(N):
return [x*2 for x in range(N)]
@timer
def mapcall(N):
return list(map((lambda x :x*2),range(N)))
result = listcomp(5)
listcomp(50000)
listcomp(500000)
listcomp(1000000)
print(result)
print('allTime = %s'%listcomp.alltime)
print('')
result = mapcall(5)
mapcall(50000)
mapcall(500000)
mapcall(1000000)
print(result)
print('allTime = %s'%mapcall.alltime)
print('map/comp = %s '% round(mapcall.alltime/listcomp.alltime,3))
運行結果如下：
listcomp:0.00001,0.00001
listcomp:0.00885,0.00886
listcomp:0.05935,0.06821
listcomp:0.11445,0.18266
[0, 2, 4, 6, 8]
allTime = 0.18266365607537918
mapcall:0.00002,0.00002
mapcall:0.00689,0.00690
mapcall:0.08348,0.09038
mapcall:0.16906,0.25944
[0, 2, 4, 6, 8]
allTime = 0.2594409060462425
map/comp = 1.42
這里要注意的是，map操作在Python3中返回一個迭代器，所以它的map操作不能和一個列表解析的工作直接對應，即實際上它并不花時間。所以要使用list(map())來迫使它像列表解析那樣構建一個列表
添加裝飾器參數(shù)
有時我們需要裝飾器來做一個額外的工作，比如提供一個輸出標簽并且可以打開或關閉跟蹤消息。這就需要用到裝飾器參數(shù)了，我們可以使用裝飾器參數(shù)來制定配置選項，這些選項可以根據(jù)每個裝飾的函數(shù)而編碼。例如，像下面這樣添加標簽：
def timer(label = ''):
def decorator(func):
def onCall(*args):
...
print(label,...)
return onCall
return decorator
@timer('==>')
def listcomp(N):...
我們可以將這樣的結果用于計時器中，來允許在裝飾的時候傳入一個標簽和一個跟蹤控制標志。比如，下面這段代碼：
import time
def timer(label= '', trace=True):
class Timer:
def __init__(self,func):
self.func = func
self.alltime = 0
def __call__(self,*args,**kargs):
start = time.clock()
result = self.func(*args,**kargs)
elapsed = time.clock() - start
self.alltime += elapsed
if trace:
ft = '%s %s:%.5f,%.5f'
values = (label,self.func.__name__,elapsed,self.alltime)
print(format % value)
return result
return Timer
這個計時函數(shù)裝飾器可以用于任何函數(shù)，在模塊中和交互模式下都可以。我們可以在交互模式下測試，如下：
>>> @timer(trace = False) def listcomp(N): return [x * 2 for x in range(N)] >>> x = listcomp(5000) >>> x = listcomp(5000) >>> x = listcomp(5000) >>> listcomp <__main__.timer.<locals>.Timer object at 0x036DCC10> >>> listcomp.alltime 0.0011475424533080223 >>> >>> @timer(trace=True,label='\t=>') def listcomp(N): return [x * 2 for x in range(N)] >>> x = listcomp(5000) => listcomp:0.00036,0.00036 >>> x = listcomp(5000) => listcomp:0.00034,0.00070 >>> x = listcomp(5000) => listcomp:0.00034,0.00104 >>> listcomp.alltime 0.0010432902706075842
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希望本文所述對大家Python程序設計有所幫助。
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