• (2)函数之对象、嵌套、名称空间与作用域、闭包函数、装饰器


    一、函数对象


    1,函数是第一类对象,即函数可以当做数据传递

    # 1,可以被引用
    # 2,可以当作参数传递
    # 3,返回值可以是函数
    # 3,可以当作容器类型的元素

    2,利用该特性,优雅的取代多分支的 if

    def foo():
        print('foo')
    
    def bar():
        print('bar')
    
    dic={
        'foo':foo,
        'bar':bar,
    }
    
    while True:
        choice = input('>>: ').strip()
        if choice in dic:
            dic[choice]()

    二、函数嵌套


    1,函数的嵌套调用

    def max(x,y):
        return x if x > y else y
    
    def max4(a,b,c,d):
        res1 = max(a,b)
        res2 = max(res1,c)
        res3 = max(res2,d)
        return res3
    print(max4(1,2,3,4))

    2,函数的嵌套定义

    def f1():
        def f2():
            def f3():
                print('from f3')
            f3()
        f2()
    
    f1()
    f3()     # 报错,为何?看下一节

    三、名称空间与作用域


    1,什么是名称空间?

    名称空间是存放名字的地方(之前遗留的问题 x = 1,1存放于内存中,那名字 x 存放在哪里了?名称空间正是存放名字 x 与 1 绑定关系的地方)。

    2,名称空间的加载顺序

    python test.py
    # 1,python解释器先启动,因而首先加载的是:内置名称空间
    # 2,执行test.py文件,然后以文件为基础,加载全局名称空间
    # 3,在执行文件的过程中如果调用函数,则临时产生局部名称空间

    3,名字的查找顺序

    局部名称空间--->全局名称空间--->内置名称空间
    
    # 需要注意的是:在全局无法查看局部的,在局部可以查看全局的,如下示例:
    
    # max=1
    def f1():
        # max=2
        def f2():
            # max=3
            print(max)
        f2()
    f1()
    print(max)

    4,作用域

    # 1,作用域即范围
            - 全局范围(内置名称空间与全局名称空间属于该范围):全局存活,全局有效
          - 局部范围(局部名称空间属于该范围):临时存活,局部有效
    
    
    # 2,作用域关系是在函数定义阶段就已经固定的,与函数的调用位置无关,如下:
    x=1
    def f1():
        def f2():
            print(x)
        return f2
    x=100
    def f3(func):
        x=2
        func()
    x=10000
    f3(f1())
    
    
    # 3,查看作用域:globals(),locals()
    LEGB 代表名字查找顺序: locals -> enclosing function -> globals -> __builtins__
    locals 是函数内的名字空间,包括局部变量和形参
    enclosing 外部嵌套函数的名字空间(闭包中常见)
    globals 全局变量,函数定义所在模块的名字空间
    builtins 内置模块的名字空间

    四、闭包函数


    1,什么是闭包?

    # 内部函数包含对外部作用域而非全局作用域的引用
    
    # 提示:之前我们都是通过参数将外部的值传给函数,闭包提供了另外一种思路,包起来喽,包起呦,包起来哇。
    
            def counter():
                n=0
                def incr():
                    nonlocal n
                    x=n
                    n+=1
                    return x
                return incr
    
            c=counter()
            print(c())
            print(c())
            print(c())
            print(c.__closure__[0].cell_contents)     # 查看闭包的元素

    2,闭包的意义与应用

    # 闭包的意义:返回的函数对象,不仅仅是一个函数对象,在该函数外还包裹了一层作用域,这使得,该函数无论在何处调用,优先使用自己外层包裹的作用域。
    
    # 应用领域:延迟计算(原来我们是传参,现在我们是包起来)
        from urllib.request import urlopen
    
        def index(url):
            def get():
                return urlopen(url).read()
            return get
    
        baidu = index('http://www.baidu.com')
        print(baidu().decode('utf-8'))

    五、装饰器


    装饰器就是闭包函数的一种应用场景。

    1,为什么要用装饰器?

    因为开放封闭原则:对修改封闭,对扩展开放

    2,什么是装饰器?

    # 装饰他人的器具,本身可以是任意可调用对象,被装饰者也可以是任意可调用对象。
    
    # 强调装饰器的原则:
    # 1)不修改被装饰对象的源代码。
    # 2)不修改被装饰对象的调用方式。
    
    # 装饰器的目标:在遵循1)和2)的前提下,为被装饰对象添加上新功能

    3,装饰器的使用

    import time
    
    def timmer(func):
        def wrapper(*args,**kwargs):
            start_time = time.time()
            res = func(*args,**kwargs)
            stop_time = time.time()
            print('run time is %s' % (stop_time-start_time))
            return res
        return wrapper
    
    @timmer
    def foo():
        time.sleep(3)
        print('from foo')
    foo()
    
    # from foo
    # run time is 3.0001039505004883
    无参装饰器
    def auth(driver='file'):
        def auth2(func):
            def wrapper(*args,**kwargs):
                name = input("user: ")
                pwd = input("pwd: ")
    
                if driver == 'file':
                    if name == 'zixi' and pwd == '123':
                        print('login successful')
                        res = func(*args,**kwargs)
                        return res
                elif driver == 'ldap':
                    print('ldap')
            return wrapper
        return auth2
    
    @auth(driver='file')
    def foo(name):
        print(name)
    
    foo('zixi')
    
    """
    user: zixi
    pwd: 123
    login successful
    zixi
    """
    有参装饰器

    4,装饰器语法

    被装饰函数的正上方,单独一行
    
            @deco1
            @deco2
            @deco3
            def foo():
                pass
    
            foo = deco1(deco2(deco3(foo)))

    5,装饰器补充:wraps

    from functools import wraps
    
    def deco(func):
        @wraps(func)    # 加在最内层函数正上方
        def wrapper(*args,**kwargs):
            return func(*args,**kwargs)
        return wrapper
    
    @deco
    def index():
        """哈哈哈"""
        print('from index')
    
    print(index.__doc__)    # 打印注释

    6,叠加多个装饰器

    # 叠加多个装饰器
    # 1,加载顺序(outter函数的调用顺序):自下而上
    # 2,执行顺序(wrapper函数的执行顺序):自上而下
    def outter1(func1):     # func1=wrapper2的内存地址
        print('加载了outter1')
        def wrapper1(*args,**kwargs):
            print('执行了wrapper1')
            res1 = func1(*args,**kwargs)
            return res1
        return wrapper1
    
    def outter2(func2):     # func2=wrapper3的内存地址
        print('加载了outter2')
        def wrapper2(*args,**kwargs):
            print('执行了wrapper2')
            res2 = func2(*args,**kwargs)
            return res2
        return wrapper2
    
    def outter3(func3):     # func3=最原始的那个index的内存地址
        print('加载了outter3')
        def wrapper3(*args,**kwargs):
            print('执行了wrapper3')
            res3 = func3(*args,**kwargs)
            return res3
        return wrapper3
    
    
    
    @outter1    # outter1(wrapper2的内存地址)======>index=wrapper1的内存地址
    @outter2    # outter2(wrapper3的内存地址)======>wrapper2的内存地址
    @outter3    # outter3(最原始的那个index的内存地址)===>wrapper3的内存地址
    def index():
        print('from index')
    
    print('======================================================')
    index()

    六、练习


    1,编写函数,(函数执行的时间是随机的)

    2,编写装饰器,为函数加上统计时间的功能

    3,编写装饰器,为函数加上认证的功能

    4,编写装饰器,为多个函数加上认证的功能(用户的账号密码来源于文件),要求登录成功一次,后续的函数都无需再输入用户名和密码。
    注意:从文件中读出字符串形式的字典,可以用eval('{"name":"egon","password":"123"}')转成字典格式。

    5,编写装饰器,为多个函数加上认证功能,要求登录成功一次,在超时时间内无需重复登录,超过了超时时间,则必须重新登录。

    6,编写下载网页内容的函数,要求功能是:用户传入一个url,函数返回下载页面的结果

    7,为题目五编写装饰器,实现缓存网页内容的功能:
    具体:实现下载的页面存放于文件中,如果文件内有值(文件大小不为0),就优先从文件中读取网页内容,否则,就去下载,然后存到文件中。

    扩展功能:用户可以选择缓存介质/缓存引擎,针对不同的url,缓存到不同的文件中

    8,还记得我们用函数对象的概念,制作一个函数字典的操作吗,来来来,我们有更高大上的做法,在文件开头声明一个空字典,然后在每个函数前加上装饰器,完成自动添加到字典的操作

    9,编写日志装饰器,实现功能如:一旦函数f1执行,则将消息2017-07-21 11:12:11 f1 run写入到日志文件中,日志文件路径可以指定。
    注意:时间格式的获取
    import time
    time.strftime('%Y-%m-%d %X')

    #题目一:略
    #题目二:略
    #题目三:略
    #题目四:
    db='db.txt'
    login_status={'user':None,'status':False}
    def auth(auth_type='file'):
        def auth2(func):
            def wrapper(*args,**kwargs):
                if login_status['user'] and login_status['status']:
                    return func(*args,**kwargs)
                if auth_type == 'file':
                    with open(db,encoding='utf-8') as f:
                        dic=eval(f.read())
                    name=input('username: ').strip()
                    password=input('password: ').strip()
                    if name in dic and password == dic[name]:
                        login_status['user']=name
                        login_status['status']=True
                        res=func(*args,**kwargs)
                        return res
                    else:
                        print('username or password error')
                elif auth_type == 'sql':
                    pass
                else:
                    pass
            return wrapper
        return auth2
    
    @auth()
    def index():
        print('index')
    
    @auth(auth_type='file')
    def home(name):
        print('welcome %s to home' %name)
    
    
    # index()
    # home('egon')
    
    #题目五
    import time,random
    user={'user':None,'login_time':None,'timeout':0.000003,}
    
    def timmer(func):
        def wrapper(*args,**kwargs):
            s1=time.time()
            res=func(*args,**kwargs)
            s2=time.time()
            print('%s' %(s2-s1))
            return res
        return wrapper
    
    
    def auth(func):
        def wrapper(*args,**kwargs):
            if user['user']:
                timeout=time.time()-user['login_time']
                if timeout < user['timeout']:
                    return func(*args,**kwargs)
            name=input('name>>: ').strip()
            password=input('password>>: ').strip()
            if name == 'egon' and password == '123':
                user['user']=name
                user['login_time']=time.time()
                res=func(*args,**kwargs)
                return res
        return wrapper
    
    @auth
    def index():
        time.sleep(random.randrange(3))
        print('welcome to index')
    
    @auth
    def home(name):
        time.sleep(random.randrange(3))
        print('welcome %s to home ' %name)
    
    index()
    home('egon')
    
    #题目六:略
    #题目七:简单版本
    import requests
    import os
    cache_file='cache.txt'
    def make_cache(func):
        def wrapper(*args,**kwargs):
            if not os.path.exists(cache_file):
                with open(cache_file,'w'):pass
    
            if os.path.getsize(cache_file):
                with open(cache_file,'r',encoding='utf-8') as f:
                    res=f.read()
            else:
                res=func(*args,**kwargs)
                with open(cache_file,'w',encoding='utf-8') as f:
                    f.write(res)
            return res
        return wrapper
    
    @make_cache
    def get(url):
        return requests.get(url).text
    
    
    # res=get('https://www.python.org')
    
    # print(res)
    
    #题目七:扩展版本
    import requests,os,hashlib
    engine_settings={
        'file':{'dirname':'./db'},
        'mysql':{
            'host':'127.0.0.1',
            'port':3306,
            'user':'root',
            'password':'123'},
        'redis':{
            'host':'127.0.0.1',
            'port':6379,
            'user':'root',
            'password':'123'},
    }
    
    def make_cache(engine='file'):
        if engine not in engine_settings:
            raise TypeError('egine not valid')
        def deco(func):
            def wrapper(url):
                if engine == 'file':
                    m=hashlib.md5(url.encode('utf-8'))
                    cache_filename=m.hexdigest()
                    cache_filepath=r'%s/%s' %(engine_settings['file']['dirname'],cache_filename)
    
                    if os.path.exists(cache_filepath) and os.path.getsize(cache_filepath):
                        return open(cache_filepath,encoding='utf-8').read()
    
                    res=func(url)
                    with open(cache_filepath,'w',encoding='utf-8') as f:
                        f.write(res)
                    return res
                elif engine == 'mysql':
                    pass
                elif engine == 'redis':
                    pass
                else:
                    pass
    
            return wrapper
        return deco
    
    @make_cache(engine='file')
    def get(url):
        return requests.get(url).text
    
    # print(get('https://www.python.org'))
    print(get('https://www.baidu.com'))
    
    
    #题目八
    route_dic={}
    
    def make_route(name):
        def deco(func):
            route_dic[name]=func
        return deco
    @make_route('select')
    def func1():
        print('select')
    
    @make_route('insert')
    def func2():
        print('insert')
    
    @make_route('update')
    def func3():
        print('update')
    
    @make_route('delete')
    def func4():
        print('delete')
    
    print(route_dic)
    
    
    #题目九
    import time
    import os
    
    def logger(logfile):
        def deco(func):
            if not os.path.exists(logfile):
                with open(logfile,'w'):pass
    
            def wrapper(*args,**kwargs):
                res=func(*args,**kwargs)
                with open(logfile,'a',encoding='utf-8') as f:
                    f.write('%s %s run
    ' %(time.strftime('%Y-%m-%d %X'),func.__name__))
                return res
            return wrapper
        return deco
    
    @logger(logfile='aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa.log')
    def index():
        print('index')
    
    index()
    result
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