2.5 迭代器&生成器&&装饰器

2.5.1 迭代器

2.5.2 生成器

2.5.3 装饰器

在编程中，我们经常需要在不修改原函数核心逻辑的前提下，为其增加额外功能（如日志记录、时间统计等）。Python 的装饰器（Decorator）就是解决这类问题的优雅方案。我们通过一个“员工打卡”的场景，逐步理解装饰器的设计思路和使用方法。

场景：为打卡功能添加时间记录

产品原型：打卡功能

假设我们有一个简单的打卡函数，用于输出员工的打卡信息：

def punch():
    print('昵称:路小飞, 部门:摸鱼事业部, 上班打卡成功!')

if __name__ == "__main__":
    punch()

输出结果：

昵称:路小飞, 部门:摸鱼事业部, 上班打卡成功!

产品需求：希望在打卡信息前增加当前日期和时间（如 2025-07-21 23:16:21）。

初级方案：直接修改原函数

最直接的想法是在 punch 函数中添加时间打印逻辑：

import time

def punch2():
    # 新增：打印当前时间
    print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())))
    print('昵称:路小飞, 部门:摸鱼事业部, 上班打卡成功!')

if __name__ == "__main__":
    punch2()

输出结果：

2025-07-21 23:16:21
昵称:路小飞, 部门:摸鱼事业部, 上班打卡成功!

问题：

这种方式直接修改了原函数的逻辑，违反了“开闭原则”（对修改封闭，对扩展开放）。如果其他场景需要调用不带时间的打卡功能，就必须重写一个新函数，导致代码冗余。

进阶方案：函数式编程（分离扩展逻辑）

利用 Python 中“函数是对象”的特性，我们可以将“添加时间”的逻辑抽离成一个独立函数，通过参数接收原函数并调用：

import time

def punch():
    print('昵称:路小飞, 部门:摸鱼事业部, 上班打卡成功!')

# 独立的“添加时间”函数
def add_time(func):
    print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())))
    func()  # 调用原函数

if __name__ == "__main__":
    add_time(punch)  # 将punch作为参数传入

输出结果与之前一致，但优势在于：

• 原函数 punch 的逻辑未被修改；

• 时间记录功能 add_time 可复用（如给其他函数添加时间记录）：

  def holiday():
      print('天气太冷，今天放假')
  
  # 给holiday函数也添加时间记录
  add_time(holiday)
  

  输出：

  2025-07-21 23:28:33
  天气太冷，今天放假
  

问题：
每次调用原函数时，都必须手动传入 add_time 函数，不够简洁。如果需要长期为 punch 函数绑定时间记录功能，这种方式不够高效。

最佳方案：装饰器（自动绑定扩展逻辑）

装饰器的核心思想是“动态为函数添加功能”，且无需修改原函数调用方式。它通过以下三步实现：

1. 接收一个函数作为参数；
2. 定义嵌套的“包装函数”，在包装函数中实现扩展功能（如打印时间）并调用原函数；
3. 返回包装函数，替代原函数。

用装饰器改写上述代码：

import time

# 定义装饰器：接收原函数，返回包装函数
def datatime_decorator(func):
    def datatime_wrapper():  # 包装函数：包含扩展逻辑+原函数调用
        print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())))
        func()  # 调用原函数
    return datatime_wrapper  # 返回包装函数

# 使用装饰器：为punch函数绑定时间记录功能
def punch():
    print('昵称:路小飞, 部门:摸鱼事业部, 上班打卡成功!')

if __name__ == "__main__":
    # 将punch替换为装饰器返回的包装函数
    decorated_punch = datatime_decorator(punch)
    decorated_punch()  # 调用包装函数（自动执行时间记录+原函数逻辑）

优势：

• 原函数 punch 完全未修改；
• 扩展逻辑与原函数解耦，可灵活绑定或解绑。

简化使用：装饰器的“语法糖”

上述代码虽然实现了功能，但调用时需要手动绑定装饰器，略显繁琐。Python 提供了 @ 语法糖，可简化装饰器的使用：

import time

def datatime_decorator(func):
    def datatime_wrapper():
        print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())))
        func()
    return datatime_wrapper

# 用@语法糖绑定装饰器，等价于 punch = datatime_decorator(punch)
@datatime_decorator
def punch():
    print('昵称:路小飞, 部门:摸鱼事业部, 上班打卡成功!')

if __name__ == "__main__":
    punch()  # 直接调用原函数名，实际执行的是包装函数

效果：
调用 punch() 时，会自动执行时间记录+原打卡逻辑，输出与之前一致。这就是装饰器的便捷之处——用简洁的语法实现了功能扩展。

兼容带参数的函数

如果原函数需要接收参数（如动态指定员工姓名、部门），装饰器需要支持参数传递。通过 *args（接收位置参数）和 **kwargs（接收关键字参数）可实现通用兼容：

import time

def datatime_decorator(func):
    # 包装函数支持任意参数
    def datatime_wrapper(*args, **kwargs):
        print(time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', time.localtime(time.time())))
        func(*args, **kwargs)  # 将参数传递给原函数
    return datatime_wrapper

@datatime_decorator
def punch(name, department, action="打卡"):  # 带参数的原函数
    print(f'昵称：{name}  部门：{department} {action}成功')

if __name__ == '__main__':
    # 支持多种调用方式
    punch('路小飞', '摸鱼事业部', '上班打卡')  # 位置参数
    print('-' * 30)
    punch(name='张三', department='技术部', action='下班打卡')  # 关键字参数
    print('-' * 30)
    punch('李四', '销售部')  # 混合参数（使用默认action）

输出结果：

2025-07-22 00:11:00
昵称：路小飞  部门：摸鱼事业部 上班打卡成功
------------------------------
2025-07-22 00:11:00
昵称：张三  部门：技术部 下班打卡成功
------------------------------
2025-07-22 00:11:00
昵称：李四  部门：销售部 打卡成功

总结

装饰器是一种“在不修改原函数的前提下为其动态添加功能”的编程模式，核心优势在于：

1. 遵循开闭原则，降低代码耦合度；
2. 扩展功能可复用（如日志、缓存、权限校验等）；
3. Python 的 @ 语法糖使其使用极为简洁。

理解装饰器的关键是掌握“函数是对象”的特性——通过嵌套函数封装扩展逻辑，并返回新函数替代原函数，从而实现灵活的功能扩展。