提升代码可重用性：Python函数装饰器的强大力量

# 1. 函数装饰器的概念和原理**

函数装饰器是一种在不修改函数源代码的情况下，为函数添加额外功能或修改其行为的技术。它通过将一个函数作为参数传递给另一个函数（称为装饰器函数）来实现。装饰器函数将原始函数包裹起来，并在执行原始函数之前或之后执行额外的逻辑。

装饰器的基本原理是利用Python的函数作为一等公民的特性。这意味着函数可以作为参数传递给其他函数，也可以作为返回值。通过这种方式，装饰器函数可以获取原始函数的引用，并对其进行修改或扩展。

# 2. Python函数装饰器的实现方式

### 2.1 函数装饰器的语法和基本原理

函数装饰器是一种在不修改函数源代码的情况下，为函数添加额外功能的机制。其基本原理是利用Python的高阶函数特性，将一个函数作为另一个函数的参数，并返回一个新的函数。

语法如下：

def outer_function(inner_function):
    # 对inner_function进行操作，返回一个新的函数
    return new_function

### 2.2 使用@语法糖实现函数装饰器

Python提供了`@`语法糖来简化函数装饰器的使用。其本质是将`outer_function(inner_function)`的调用过程转换为`@outer_function`的语法形式。

例如：

def outer_function(inner_function):
    def new_function(*args, **kwargs):
        # 对inner_function进行操作
        return inner_function(*args, **kwargs)
    return new_function

@outer_function
def inner_function():
    pass

### 2.3 使用functools.wraps()保持函数元信息

在使用函数装饰器时，可能会丢失原始函数的元信息，如函数名称、文档字符串等。为了解决这个问题，可以使用`functools.wraps()`函数。

import functools

def outer_function(inner_function):
    @functools.wraps(inner_function)
    def new_function(*args, **kwargs):
        # 对inner_function进行操作
        return inner_function(*args, **kwargs)
    return new_function

通过使用`functools.wraps()`，可以将原始函数的元信息复制到新函数中，从而保持函数的完整性。

# 3.1 缓存函数结果，提升性能

函数装饰器在提升代码性能方面发挥着至关重要的作用，尤其是当需要对函数结果进行缓存时。通过缓存函数结果，我们可以避免重复计算，从而显著提高函数的执行效率。

#### 缓存函数结果的原理

缓存函数结果的原理很简单：在函数第一次被调用时，将函数的返回值存储在缓存中。当函数再次被调用时，首先检查缓存中是否存在该函数的返回值。如果存在，则直接返回缓存中的结果，无需重新执行函数。

#### 使用装饰器实现函数结果缓存

Python中有多种方法可以实现函数结果缓存，其中使用装饰器是一种简单而有效的方式。我们可以编写一个装饰器，在函数被调用时，先检查缓存中是否存在该函数的返回值。如果存在，则直接返回缓存中的结果；否则，执行函数并将其返回值存储在缓存中，然后再返回。

import functools

def cache(func):
    """
    缓存函数结果的装饰器。

    Args:
        func: 要缓存的函数。

    Returns:
        返回一个包装函数，该函数会缓存func的返回值。
    """

    cache = {}

    @functools.wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        key = str(args) + str(kwa