Python-装饰器的灵活实现：带参数与不带参数

作者：数据人阿多   日期：2026年2月4日

背景

装饰器是Python中一种强大的语法糖，它允许我们在不修改原函数代码的情况下，为函数添加额外的功能。装饰器本质上是一个可调用对象，它接受一个函数作为输入，并返回一个新的函数。装饰器的使用方式非常灵活，既可以不带参数使用，也可以带参数使用

小编环境

import sys

print('python 版本：',sys.version.split('|')[0])
#python 版本： 3.11.11

函数装饰器实现

我们先来看一个简单的函数装饰器实现：

import time

def delayed_start(func=None, *, duration=1):
    def decorator(_func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            print(f"Wait for {duration} seconds before starting...")
            time.sleep(duration)
            return _func(*args, **kwargs)
        return wrapper

    if func is None:
        return decorator
    else:
        return decorator(func)

这个装饰器可以以两种方式使用：

  1. 不带参数使用：当装饰器不带参数使用时，Python会直接将装饰的函数作为参数传递给 delayed_start
@delayed_start
def hello_no_arg(name="datashare"):
    print("from hello_no_arg, param name =", name)

等价于：

hello_no_arg = delayed_start(hello_no_arg)
  1. 带参数使用：当装饰器带参数使用时，Python会先调用装饰器函数，返回一个真正的装饰器，然后再用这个装饰器装饰函数
@delayed_start(duration=2)
def hello_with_arg(name="datashare"):
    print("from hello_with_arg, param name =", name)

等价于：

hello_with_arg = delayed_start(duration=2)(hello_with_arg)

实现原理

delayed_start函数的巧妙之处在于它通过检查 func参数是否为 None来判断装饰器的使用方式：

  • 如果 func不是 None，说明是不带参数使用，直接返回 decorator(func)
  • 如果 func是 None，说明是带参数使用，返回 decorator函数等待接收真正的函数参数

类装饰器实现

类装饰器通过实现 __call__方法来实现装饰器的功能。下面是带参数和不带参数的类装饰器实现：

from functools import wraps
import time

class Timer:
    def __init__(self, func=None, *, print_args=False):
        self.func = func
        self.print_args = print_args

    def __call__(self, *args, **kwargs):
        # 情况 1：@Timer(print_args=True)
        # 第一次 __call__，args[0] 是函数
        if self.func is None:
            func = args[0]
            return self._decorate(func)

        # 情况 2：@Timer
        # 或者已经绑定好函数，真正执行
        return self._decorate(self.func)(*args, **kwargs)

    def _decorate(self, func):
        @wraps(func)
        def wrapper(*args, **kwargs):
            st = time.perf_counter()
            ret = func(*args, **kwargs)

            if self.print_args:
                print(f'"{func.__name__}", args: {args}, kwargs: {kwargs}')

            print(f"time cost: {time.perf_counter() - st:.4f} seconds")
            return ret

        return wrapper
  1. 不带参数使用：
@Timer
def compute(x):
    time.sleep(1)
    return x * 2

当类装饰器不带参数使用时，Python会创建 Timer类的实例，并将 compute函数传递给 __init__方法。此时 self.func就是 compute函数。当我们调用 compute(10)时，实际上是调用 Timer实例的 __call__方法

  1. 带参数使用：
@Timer(print_args=True)
def compute2(x):
    time.sleep(1)
    return x * 3

当类装饰器带参数使用时，Python会先调用 Timer(print_args=True)创建实例，此时 self.func为 None。然后用这个实例去装饰 compute2函数，这相当于调用 Timer实例的 __call__方法，并将 compute2作为参数传入

两种实现方式的比较

特性函数装饰器类装饰器
代码简洁性更简洁，适合简单的装饰逻辑更复杂，但结构更清晰
状态管理需要使用闭包或nonlocal变量可以使用实例属性，更直观
可扩展性适合简单的装饰功能适合需要维护状态的复杂装饰器
可读性对于简单场景更易读对于复杂场景更易维护

实际应用场景

  1. 性能监控：如 Timer装饰器，用于测量函数执行时间
  2. 权限验证：检查用户是否有权限执行某个函数
  3. 日志记录：自动记录函数的调用和参数
  4. 缓存：实现函数结果的缓存，提高性能
  5. 重试机制：当函数执行失败时自动重试

最佳实践

  1. 使用 functools.wraps装饰器来保留原函数的元数据（如函数名、文档字符串等）
  2. 对于简单的装饰器，优先使用函数装饰器
  3. 对于需要维护状态的装饰器，考虑使用类装饰器
  4. 在设计带参数的装饰器时，确保同时支持带参数和不带参数的使用方式

总结

Python装饰器是一个强大而灵活的特性，它允许我们以非侵入式的方式增强函数的功能。通过掌握函数装饰器和类装饰器的实现方式，以及如何实现带参数和不带参数的装饰器，我们可以编写出更加通用和可重用的代码。无论是简单的函数增强还是复杂的状态管理，装饰器都能提供优雅的解决方案

理解装饰器的工作原理不仅有助于我们编写更好的装饰器，还能加深我们对Python函数式编程和元编程的理解，是成为高级Python开发者的重要一步

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