探索Python中的装饰器：从基础到高级应用

装饰器是Python中的一个高级概念，它允许我们在不改变一个函数或类的情况下，给这个函数或类增加新的功能。这种机制极大地提高了代码的可重用性和模块化程度。接下来，我们将通过一些简单的例子来了解装饰器的工作原理，并逐步探讨它的高级用法。

首先，我们来看一个基本的装饰器例子。在Python中，装饰器本质上是一个接受函数作为参数并返回一个新函数的高阶函数。下面是一个简单的装饰器示例，用于在函数执行前后打印日志：

def log_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Before calling function: ", func.__name__)
        result = func(*args, **kwargs)
        print("After calling function: ", func.__name__)
        return result
    return wrapper

@log_decorator
def add(a, b):
    return a + b

add(1, 2)

在这个例子中，log_decorator是一个装饰器函数，它接收一个函数func作为参数，并返回一个新的函数wrapper。当我们使用@log_decorator修饰add函数时，实际上是将add函数作为参数传递给了log_decorator，并将返回的wrapper函数赋值给了add。因此，当我们调用add(1, 2)时，实际上是在调用wrapper(1, 2)。

接下来，我们来看看如何创建带参数的装饰器。在实际应用中，我们可能需要为装饰器本身提供一些配置选项。这可以通过创建一个外部函数来实现，该函数接收装饰器的参数并返回真正的装饰器。例如：

def log_decorator_with_arguments(prefix=""):
    def real_decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            print(f"{prefix}Before calling function: ", func.__name__)
            result = func(*args, **kwargs)
            print(f"{prefix}After calling function: ", func.__name__)
            return result
        return wrapper
    return real_decorator

@log_decorator_with_arguments("[LOGGED] ")
def add(a, b):
    return a + b

add(1, 2)

在这个例子中，log_decorator_with_arguments是一个外部函数，它接收一个prefix参数并返回真正的装饰器real_decorator。这样，我们就可以为不同的函数提供不同前缀的日志信息。

最后，我们来看看装饰器的嵌套使用。有时候，我们可能需要对一个已经使用装饰器的函数应用另一个装饰器。这可以通过将两个装饰器按顺序作用于函数来实现。例如：

def another_decorator(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print("Executing with another decorator")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

@another_decorator
@log_decorator
def add(a, b):
    return a + b

add(1, 2)

在这个例子中，我们首先使用@log_decorator修饰add函数，然后使用@another_decorator再次修饰add函数。这意味着another_decorator实际上作用于log_decorator返回的wrapper函数上。因此，当我们调用add(1, 2)时，实际上是在调用another_decorator(wrapper)(1, 2)。

通过以上的例子，我们可以看到装饰器不仅能够简化代码、提高代码的可读性，还能够帮助我们实现一些复杂的功能，如日志记录、性能测试、权限控制等。掌握装饰器的使用，对于提升Python编程技能是非常有帮助的。