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装饰器(decorator) 是一种高级 Python 语法。装饰器可以对一个函数、方法或者类进行加工。在 Python 中，我们有多种方法对函数和类进行加工，比如在Python 闭包中，我们见到函数对象作为某一个函数的返回结果。相对于其它方式，装饰器语法简单，代码可读性高。因此，装饰器在 Python 项目中有广泛的应用。

装饰器最早在 Python 2.5 中出现，它最初被用于加工函数和方法这样的可调用对象(callable object，这样的对象定义有 __call__ 方法)。在 Python 2.6 以及之后的 Python 版本中，装饰器被进一步用于加工类。

装饰函数和方法

我们先定义两个简单的数学函数，一个用来计算平方和，一个用来计算平方差：

# get square sum
def square_sum(a, b):
    return a**2 + b**2
# get square diff
def square_diff(a, b):
return a2 - b2

print(square_sum(3, 4))
print(square_diff(3, 4))

在拥有了基本的数学功能之后，我们可能想为函数增加其它的功能，比如打印输入。我们可以改写函数来实现这一点：

# modify: print input
# get square sum
def square_sum(a, b):
print("intput:", a, b)
return a2 + b2
# get square diff
def square_diff(a, b):
print("input", a, b)
return a2 - b2

print(square_sum(3, 4))
print(square_diff(3, 4))

我们修改了函数的定义，为函数增加了功能。

现在，我们使用装饰器来实现上述修改：

def decorator(F):
    def new_F(a, b):
        print("input", a, b)
        return F(a, b)
    return new_F
# get square sum
@decorator
def square_sum(a, b):
return a2 + b2
# get square diff
@decorator
def square_diff(a, b):
return a2 - b2
print(square_sum(3, 4))
print(square_diff(3, 4))

装饰器可以用 def 的形式定义，如上面代码中的 decorator。装饰器接收一个可调用对象作为输入参数，并返回一个新的可调用对象。装饰器新建了一个可调用对象，也就是上面的 new_F。new_F 中，我们增加了打印的功能，并通过调用 F(a, b) 来实现原有函数的功能。

定义好装饰器后，我们就可以通过 @语法使用了。在函数 square_sum 和 square_diff 定义之前调用 @decorator，我们实际上将 square_sum 或 square_diff 传递给 decorator，并将 decorator 返回的新的可调用对象赋给原来的函数名 (square_sum 或 square_diff)。 所以，当我们调用 square_sum(3, 4) 的时候，就相当于：

square_sum = decorator(square_sum)
square_sum(3, 4)

我们知道，Python 中的变量名和对象是分离的。变量名可以指向任意一个对象。从本质上，装饰器起到的就是这样一个重新指向变量名的作用 (name binding)，让同一个变量名指向一个新返回的可调用对象，从而达到修改可调用对象的目的。

与加工函数类似，我们可以使用装饰器加工类的方法。

如果我们有其他的类似函数，我们可以继续调用 decorator 来修饰函数，而不用重复修改函数或者增加新的封装。这样，我们就提高了程序的可重复利用性，并增加了程序的可读性。

含参的装饰器

在上面的装饰器调用中，比如 @decorator，该装饰器默认它后面的函数是唯一的参数。装饰器的语法允许我们调用 decorator 时，提供其它参数，比如 @decorator(a)。这样，就为装饰器的编写和使用提供了更大的灵活性。

# a new wrapper layer
def pre_str(pre=''):
    # old decorator
    def decorator(F):
        def new_F(a, b):
            print(pre + "input", a, b)
            return F(a, b)
        return new_F
    return decorator
# get square sum
@pre_str('^_^')
def square_sum(a, b):
return a2 + b2
# get square diff
@pre_str('T_T')
def square_diff(a, b):
return a2 - b2
print(square_sum(3, 4))
print(square_diff(3, 4))

上面的 pre_str 是允许参数的装饰器。它实际上是对原有装饰器的一个函数封装，并返回一个装饰器。我们可以将它理解为一个含有环境参量的闭包。当我们使用 @pre_str('^_^') 调用的时候，Python 能够发现这一层的封装，并把参数传递到装饰器的环境中。该调用相当于:

square_sum = pre_str('^_^')(square_sum)

装饰类

在上面的例子中，装饰器接收一个函数，并返回一个函数，从而起到加工函数的效果。在 Python 2.6 以后，装饰器被拓展到类。一个装饰器可以接收一个类，并返回一个类，从而起到加工类的效果。

def decorator(aClass):
    class newClass:
        def __init__(self, age):
            self.total_display   = 0
            self.wrapped         = aClass(age)
        def display(self):
            self.total_display += 1
            print("total display", self.total_display)self.wrapped.display()
    return newClass
@decorator
class Bird:
def init(self, age):
self.age = age
def display(self):
print("My age is",self.age)
eagleLord = Bird(5)
for i in range(3):
eagleLord.display()

在 decorator 中，我们返回了一个新类 newClass。在新类中，我们记录了原来类生成的对象（self.wrapped），并附加了新的属性 total_display，用于记录调用 display 的次数。我们也同时更改了 display 方法。

通过修改，我们的 Bird 类可以显示调用 display 的次数了。

总结

装饰器的核心作用是 name binding。这种语法是 Python 多编程范式的又一个体现。大部分 Python 用户都不怎么需要定义装饰器，但有可能会使用装饰器。鉴于装饰器在 Python 项目中的广泛使用，了解这一语法是非常有益的。

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