标签:自动 可调用对象 元数据 __call 函数 应该 recent scope object
本文是装饰器相关内容的第二篇,接上一篇python函数装饰器详解。
函数装饰器装饰普通函数已经很容易理解了:
@decorator
def func():...
#等价于
def func():...
func = decorator(func)
如果装饰器是带参装饰器,那么等价的形式大概是这样的(和装饰器的编码有关,但最普遍的编码形式如下):
@decorator(x, y, z)
def func():...
# 等价于
def func():...
func = decorator(x, y, z)(func)
这样的函数装饰器也可以去装饰类中的方法。看下面的方法装饰形式:
class cls:
@decorator
def method(self,arg1,arg2):
...
它等价于:
class cls:
def method(self,arg1,arg2):
...
method = decorator(method)
在decorator的编码中,仍然像普通的函数装饰器一样编写即可。例如:
def decorator(F):
@wraps(F)
def wrapper(*args, **kwargs):
... # args[0] = self_instance
# args[1]开始才是手动传给method的参数
return wrapper
但必须要考虑到method的第一个参数self,所以包装器wrapper()的第一个参数也是self。
如此一来,函数装饰器既可以装饰函数,又可以装饰方法。
下面是一个示例:
from functools import wraps
def decorator(F):
@wraps(F)
def wrapper(*args, **kwargs):
result = F(*args, **kwargs)
print(args)
return result
return wrapper
@decorator
def func(x,y):
return x + y
print(func(3, 4))
print("-" * 30)
class cls:
@decorator
def method(self, x, y):
return x + y
c = cls()
print(c.method(3, 4))
输出结果:
(3, 4)
7
------------------------------
(<__main__.cls object at 0x01DF1C50>, 3, 4)
7
不仅函数可以作为装饰器,类也可以作为装饰器去装饰其它对象。
要让类作为装饰器,先看装饰的形式:
class Decorator:
...
@Decorator
def func():
...
func(arg1, arg2)
如果成功装饰,那么它等价于:
def func(): ...
func = Decorator(func)
func(arg1, arg2)
这和函数装饰器看上去是一样的,但区别在于Decorator这里是一个类,而不是函数,且Decorator(func)
表示的是创建一个Decorator类的实例对象,所以这里赋值符号左边的func是一个对象。所有后面的func(arg1, arg2)
是调用对象,而不是调用函数。
要让实例对象成为可调用对象,它必须实现__call__
方法,所以应该在Decorator类中定义一个__call__
。而且每次调用实例对象的时候,都是在调用__call__
,这里的__call__
对等于函数装饰器中的包装器wrapper
,所以它的参数和逻辑应当和wrapper一样。
如下:
class Decorator():
def __call__(self, *args, **kwargs):
...
再看func = Decorator(func)
,func是Decorator类创建实例的参数,所以Decorator类还必须实现一个__init__
方法,接受func作为参数:
class Decorator:
def __init__(self, func):
...
def __call__(self, *args, **kwargs):
...
这样的装饰器已经能正常工作了,但是会丢失func的元数据信息。所以,必须使用functools的wraps()保留func的元数据:
from functools import wraps
class Decorator:
def __init__(self, func):
wraps(func)(self)
...
def __call__(self, *args, **kwargs):
...
为什么是wraps(func)(self)
?这里显然不能@wraps(func)
的方式装饰包装器,所以只能使用wraps()的原始函数形式。在wraps()装饰函数包装器wrapper的时候,@wraps(func)
等价于wrapper = wraps(func)(wrapper)
,所以这里wraps(func)(self)
的作用也是很明显的:保留func的元数据,并装饰self。被装饰的self是什么?是Decorator的实例对象,因为Decorator类实现了__call__
,所以self是可调用的,所以这里的self类似于函数装饰器返回的wrapper函数(实际上self是Decorator(func)返回的各个实例对象)。
虽然self是Decorator的可调用实例对象,但是上面的代码中self并不具有func属性,也就是说无法从self去调用func()函数,这似乎使得整个过程都崩塌了:废了老大的劲去解决各种装饰器上的问题,结果却不能调用被装饰的函数。
有两种方式可以解决这个问题:
__init__
中使用self.func = func
保留func对象作为装饰器的一个属性__call__
中使用__wrapped__
调用原始func函数这两种方式其实是等价的,因为self.func
和__wrapped__
都指向原始的函数。
def __init__(self,func):
wraps(func)(self)
self.func = func
def __call__(self, *args, **kwargs):
result = self.func(*args, **kwargs)
#-------------------------------
def __init__(self, func):
wraps(func)(self)
def __call__(self, *args, **kwargs):
result = self.__wrapped__(*args, **kwargs)
但这两种方式都有缺陷,缺陷在于装饰类中方法时。(注:在装饰普通函数、类方法的时候,上面的方式不会出错)
class cls:
@decorator
def method(self, x, y):...
因为self.func
和__wrapped__
装饰cls中的方法时指向的都是cls的类变量(只不过这个属性是装饰器类decorator的实例对象而已),作为类变量,它无法保存cls的实例对象,也就是说method(self, x, y)
的self对装饰器是不可见的。
用一个示例解释更容易:
import types
from functools import wraps
# 作为装饰器的类
class decorator:
def __init__(self,func):
self.func = func
def __call__(self, *args, **kwargs):
print("(1): ",self) # (1)
print("(2): ",self.func) # (2)
print("(3): ",args) # (3)
return self.func(*args, **kwargs)
class cls:
@decorator
def method(self, x, y):
return x + y
c = cls()
print("(4): ",c.method) # (4)
print(c.method(3, 4))
输出结果:
(4): <__main__.decorator object at 0x03261630>
(1): <__main__.decorator object at 0x03261630>
(2): <function cls.method at 0x032C2738>
(3): (3, 4)
Traceback (most recent call last): File "g:/pycode/scope.py", line 21, in <module>
print(c.method(3, 4))
File "g:/pycode/scope.py", line 12, in __call__ return self.func(*args, **kwargs)
TypeError: method() missing 1 required positionalargument: 'y'
注意观察上面__call__
中输出的几个对象:
如果将上面的method()的定义修改一下,把self去掉,将会正确执行:
class cls:
@decorator
def method(x, y):
return x + y
执行结果:
(4): <__main__.decorator object at 0x03151630>
(1): <__main__.decorator object at 0x03151630>
(2): <function cls.method at 0x031B2738>
(3): (3, 4)
7
因此参数问题必须解决。解决方案是进行判断:如果是通过实例对象触发的方法调用(即c.method()),就将外部函数通过types.MethodType()
链接到这个实例对象中,否则就返回原始self(因为它指向被装饰的原始对象)。
这需要借助描述符来实现,关于这一段的解释,我觉得直接看代码自行脑部更佳。
class decorator:
def __init__(self,func):
wraps(func)(self)
self.func = func
def __call__(self, *args, **kwargs):
return self.func(*args, **kwargs)
def __get__(self, instance, owner):
# 如果不是通过对象来调用的
if instance is None:
return self
else:
return types.MethodType(self, instance)
class cls:
@decorator
def method(self, x, y):
return x + y
c = cls()
print(c.method(3, 4)) # 调用__get__后调用__call__
对于__wrapped__
也一样可行:
class decorator():
def __init__(self, func):
wraps(func)(self)
def __call__(self, *args, **kwargs):
return self.__wrapped__(*args, **kwargs)
def __get__(self, instance, owner):
if instance is None:
return self
else:
return types.MethodType(self, instance)
如果要让作为装饰器的类在装饰时带参数,就像函数装饰器带参一样decorator(x,y,z)(func)
,可以将参数定义在__init__
上进行处理,然后在__call__
中封装一层。
class Decorator:
def __init__(self, *args, **kwargs):
... do something with args ...
def __call__(self, func):
def wrapper(*args, **kwargs):
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
和函数装饰器一样,如果想要达到下面这种既能无参装饰,又能带参装饰:
@Decorator # 无参装饰
@Decorator(x,y,z) # 带参装饰
@Decorator() # 带参装饰,只不过没给参数
可以直接在__init__
上进行参数有无的判断:
import types
from functools import wraps, partial
class Decorator:
def __init__(self, func=None, arg1=1, arg2=2, arg3=3):
# 带参装饰器
if func is None:
self.func = partial(Decorator, arg1=arg1, arg2=arg2, arg3=arg3)
else: # 无参装饰器
wraps(func)(self)
self.func = func
def __call__(self, *args, **kwargs):
return self.func(*args, **kwargs)
def __get__(self, instance, owner):
if instance is None:
return self
else:
return types.MethodType(self, instance)
这样的限制是装饰器如果带参数时,必须使用keyword方式指定参数。例如:
# 带参装饰普通函数,使用keywords参数方式
@Decorator(arg1=1, arg2=3, arg3=5)
def func(x, y):
return x + y
print(func(11, 22))
print('-' * 30)
# 无参装饰普通函数
@Decorator
def func1(x, y):
return x + y
print(func1(111, 22))
print('-' * 30)
# 无参装饰方法
class cls:
@Decorator
def method(self, x, y):
return x + y
c = cls()
print(c.method(3, 4))
print('-' * 30)
# 带参装饰方法
class cls1:
@Decorator(arg1=1, arg2=3, arg3=5)
def method(self, x, y):
return x + y
cc = cls1()
print(cc.method(3, 4))
如果不考虑装饰时是否带参数的问题,根据上面的一大堆分析,类作为装饰器时的通用代码格式如下:
import types
from functools import wraps
class Decorator:
def __init__(self, func):
wraps(func)(self)
# self.func = func
def __call__(self, *args, **kwargs):
# return self.func(*args, **kwargs)
# return self.__wrapped__(*args, **kwargs)
def __get__(self, instance, owner):
if instance is None:
return self
else:
return types.MethodType(self, instance)
至于选择self.func
的方式,还是self.__wrapped__
的方式,随意。
如果需要考虑装饰时带参数问题,那么参考上一小节内容。
函数可以作为装饰器,类也可以作为装饰器。它们也都能处理处理各种需求,但是类作为装饰器的时候解释了好大一堆,非常麻烦。所以,如果可以的话,选择函数作为装饰器一般会是最佳方案。
标签:自动 可调用对象 元数据 __call 函数 应该 recent scope object
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