決戰Python之巔（十二）
前言
從這一章開始我們就要開始學習進階的函式知識。
函式中比較重要的就是裝飾器、迭代器、生成器這三樣，我將分開3篇介紹。
知識回顧
裝飾器
在講裝飾器之前，我們先講一點補充知識。
名稱空間
名稱到物件的對映。名稱空間是一個字典的實現，鍵為變數名，值是變數對應的值。
各個名稱空間是獨立沒有關係的，一個名稱空間中不能有重名，但是不同的名稱空間可以重名而沒有任何影響。
在我們定義了一個變數並且賦值之後，x = 1，我們知道，1是存在記憶體地址的，那麼x和x與1的對映關係存在哪呢？誒，就是存在名稱空間的。在名稱空間中，是以字典的形式存放變數名與它的值，即{x:1234}
作用域的查詢順序
之前我們也講過，作用域的查詢順序是從最裡面一層開始找，一層一層往外面找，最後找全域性的作用域。那麼，準確的，或者學術一點解釋就是：遵循LEGB的順序。L：local，即區域性作用域；E：enclosing，即上一層作用域；G：global，即全域性作用域；B：builtins，即內建模組的作用域。
閉包
函式中我們學過高階函式，高階函式必須具備的條件是以函式作為引數傳入，或者返回一個函式。這裡我們主要看後面一個條件：返回一個函式：
def func1(msg)：
def func2():
print(msg)
return func2
f = func1('helloworld')
print(f)
如果我們這裡執行func1，那麼得到的就將是func2的記憶體地址（因為func1()返回的是func2，而不是func2()）：
即現在變數f就是func2的記憶體地址，也就是說 f = func2，那我們執行f()，那是不是就相當於執行了func2()?
這裡有的同學可能會問：func2()不是巢狀在func1()裡的嘛，外面怎麼可以呼叫？
真的是這樣的嘛？我們試一下…
可以看到，我們不僅成功的“執行”了func2()，甚至還用了func1()裡的變數值。
這就叫做閉包，官方解釋是：
在一些語言中，在函式中可以（巢狀）定義另一個函式時，如果內部的函式引用了外部的函式的變數，則可能產生閉包。閉包可以用來在一個函式與一組“私有”變數之間建立關聯關係。在給定函式被多次呼叫的過程中，這些私有變數能夠保持其永續性。—— 維基百科
也就是說，這裡的func2夾帶了func1的變數。你可以理解為，func1中的變數包裝在func2外面，若果你想訪問func2就先得訪問外面那層包裝。
裝飾器
前面講了那麼多，那裝飾器到底是什麼呢？
這裡我們先提供一個函式：
def print_msg():
print('Hello world')
如果有一天你想擴充套件這個函式，或者說給這個函式加點新功能，你會怎麼辦？
有的同學會說：直接改原始碼啊。
沒錯這是一個方法，但是根據開發的“擴充套件開放，修改關閉”原則，只允許你擴充套件而不能修改，怎麼辦呢？
或許你會想到高階函式，將這個函式作為一個引數傳到我需要新增功能的函式裡就行：
def login(func):
NAME = 'Kris'
PWD = '123'
name = input('輸入使用者名稱')
pwd = input('輸入密碼')
if name == NAME and pwd == PWD:
func()
else:
print('使用者名稱或密碼錯誤')
這樣你只需要執行 login(print_msg)即可。
這樣看起來可以，但你想一想，萬一哪天你寫了幾百萬條程式碼，裡面有幾百萬個地方呼叫了這個print_msg()，那你是不是得將這幾百萬個修改為login(print_msg)。不太現實吧？
你有可能會這麼想，那我直接這樣print_msg = login(print_msg)，這樣不就不需要改了嗎？還是print_msg()，但功能已經擴充套件了…
沒錯，但這樣又有一個新問題：
我還沒有執行print_msg()這個函式，它就自己執行login()了。Why？因為賦值操作是從右往左的，就是會先將右邊的結果算出來，再傳給左邊。這樣也不行
那怎麼辦？結合上面講的閉包，我們可以這樣做：
def login(func):
def inner():
NAME = 'Kris'
PWD = '123'
name = input('輸入使用者名稱')
pwd = input('輸入密碼')
if name == NAME and pwd == PWD:
func()
else:
print('使用者名稱或密碼錯誤')
return inner
這時候，當我們執行print_msg = login(print_msg)時，左邊的print_msg得到的僅僅是inner的記憶體地址，但並沒有執行inner裡面的程式碼。
這時候，再結合上面的知識，我們知道現在print_msg = login(print_msg)等號左邊的print_msg其實就相當於login()裡面的inner，我們執行print_msg()就相當於執行inner()。我們可以看一下效果：
還可以簡單一點，將print_msg = login(print_msg)這句話換成@login加在def print_msg的上面：
這個@login就是一個裝飾器。
2018.12.13補充
帶引數的裝飾器
上面我們只是簡單的實現了一個裝飾器。在實際開發中，我們開發的程式碼往往都是帶有引數的，那麼這種函式怎麼加裝飾器呢？假如我現在有下面這段程式碼：
def print_msg(msg):
print(msg)
我現在的需求還是想加一個驗證登入的功能，怎麼辦？
原裝飾器程式碼：
def login(func):
def inner():
NAME = 'Kris'
PWD = '123'
name = input('輸入使用者名稱')
pwd = input('輸入密碼')
if name == NAME and pwd == PWD:
func()
else:
print('使用者名稱或密碼錯誤')
return inner
我們來重新分析下，當我們在函式定義前加上@login，是不是就相當於執行了xx= login(xx)（xx是@login下面定義的函式名），而這句程式碼最終返回的是inner函式，即xx = inner，之前的操作是接下來直接呼叫inner函式inner()，也就是xx()，即xx()= inner()。但是現在，我讓xx=print_msg，那是否就意味著print_msg = inner，進而print_msg(msg)= inner(msg)，所以我們只需要在定義inner的時候，給inner加一個變數即可：
新裝飾器程式碼：
def login(func):
def inner(arg): # 新增一個arg變數
NAME = 'Kris'
PWD = '123'
name = input('輸入使用者名稱')
pwd = input('輸入密碼')
if name == NAME and pwd == PWD:
func(arg)
else:
print('使用者名稱或密碼錯誤')
return inner
這樣就能解決需要裝飾的函式帶引數的問題。…然而，事情沒那麼簡單，不知你是否發現，現在的這個裝飾器只能裝飾一種型別的函式即只有一個引數的函式，但實際生活中我們往往需要它可以裝飾不限量的引數的函式，這可怎麼辦呢？
不知你是否還記得，我們將函式引數的時候講過一種特殊的引數，非固定引數，*args，**kwargs，這裡我們就可以用到它倆：
改進後裝飾器程式碼：
def login(func):
def inner(*arg,**kwargs): # 新增一個arg變數
NAME = 'Kris'
PWD = '123'
name = input('輸入使用者名稱')
pwd = input('輸入密碼')
if name == NAME and pwd == PWD:
func(*arg,**kwargs) #注意這裡也需要使用非固定引數，否則會變成位置引數
else:
print('使用者名稱或密碼錯誤')
return inner
這樣你裝飾不帶引數的函式或者多個引數的函式就都沒問題~
可以思考下為何func(*args,**kwargs)必須要使用非固定引數~
在作死的道路上繼續前行…
來來來，都別走，接下來還有。我們已經實現了帶引數的裝飾器，那麼我現在又有一個新的需求（別打我- -要打別打臉，畢竟靠臉吃飯），我現在需要增加login的功能，就是可以讓使用者選擇登入模式，比如QQ/WeiXin/WeiBo這三種，平常寫這種可能很容易實現：
def login_with_type(type):
if type == 'QQ':
#QQ登入程式碼
elif type == 'WeiXin':
#WeiXin登入程式碼
else：
#WeiBo登入程式碼
那麼現在我需要加在裝飾器裡，怎麼操作呢？
有的童鞋可能說：我在寫個裝飾器唄，再加一層裝飾唄…這個我們日後再說。我現在想直接改login的程式碼，怎麼實現呢？
定義login再加一個引數？def login(type,func)?不行，因為這樣定義就無法使用@語句，
@login(‘QQ’,print_msg)這是個錯誤的語法，Python 3里根本就沒有~那可怎麼辦呢？我們又不能直接給login傳type，type傳進去是個字串，到最後執行字串()肯定會報錯。
好了…我直接說吧，這裡再加一層，看程式碼：
二改後裝飾器程式碼：
def login(type):
def outer(func):
def inner(*arg,**kwargs):
if type == 'QQ':
#QQ登入程式碼
elif type == 'WeiXin':
#WeiXin登入程式碼
else：
#WeiBo登入程式碼
name = input('輸入使用者名稱')
pwd = input('輸入密碼')
if name == NAME and pwd == PWD:
func(*arg,**kwargs)
else:
print('使用者名稱或密碼錯誤')
return inner
return outer
現在我們再裝飾函式的時候，可以直接在函式定義的上面寫：@login(‘QQ’)。
我來分析下具體過程：@login(‘QQ’)首先執行的是login(‘QQ’)，返回的是outer函式，注意不是呼叫，即login('QQ') = outer，這時候再執行@語法，也就是@outer，很熟悉吧，這樣又回到了最開始最簡單的裝飾器，此時outer自動把下面定義的函式名作為引數傳進去，開始後面的事情。
永攀作死的高峰…
現在我們來討論下，如果，一個函式被多個裝飾器裝飾，是什麼執行順序呢？
def dec_one(func):
print('1111')
def inner_one():
print('aaaa')
func() #三
return inner_one
def dec_two(func):
print('2222')
def inner_two():
print('bbbb')
func() #四
return inner_two
@dec_one
@dec_two
def print_msg(): #二
print('test')
print_msg() #一
…最終列印的順序是啥？
首先我們要將一個原則，就是自下而上的原則，即當被多個裝飾器裝飾的時候，離它最近的先上，然後由近到遠依次裝飾。
那麼，這裡一處的print_msg函式，就相當於dec_one(dec_two(print_msg)) #這裡的print_msg是二處的，執行dec_one(dec_two(print_msg))(),首先執行dec_two(print_msg)，進入dec_two，先列印2222，然後返回inner_two函式，即dec_two(print_msg) = inner_two，然後執行dec_one(inner_two)，先列印1111，然後返回inner_one，這裡注意dec_one在最外層，所以到這裡dec_one(dec_two(print_msg))()就變成inner_one()，而inner_one()內三處的func變成了inner_two,所以，執行inner_one()，先列印aaaa，然後執行inner_two()，列印bbbb，四處的func是定義的print_msg，最後列印一句test。
所以最終結果是：2222 1111 aaaa bbbb test
沒錯吧~今天搞了一天才明白的- -不容易啊…
還是不懂的童鞋，可以敲一敲程式碼，然後每句程式碼前都打個斷點，一步一步看執行順序。