深入理解 Python 裝飾器中的參數傳遞與運作原理

更新日期： 2025 年 1 月 23 日

我們通常使用裝飾器來增強函數的功能，例如記錄調用日誌、檢查輸入、或添加警告。

當被裝飾的函數需要接收參數時，裝飾器本身也需要處理這些參數，以確保功能的完整性。

本文將通過一個範例，講解如何設計能夠接收參數的裝飾器，以及裝飾器內部參數的運作機制。

基本範例：處理帶參數的函數

以下是一個裝飾器範例，用於提示函數即將過期：

def deprecated(fn):
    def wrapper(*args, **kwargs):  # 接收所有參數
        print(f"函數 {fn.__name__} 要過期了!")  # 提示警告
        return fn(*args, **kwargs)  # 傳遞參數並執行原函數
    return wrapper

套用裝飾器

裝飾器 @deprecated 被用於一個接收參數的函數 hi：

@deprecated
def hi(a, b):
    print(a, b)
    print("hello")

hi(1, 2)  # 傳入參數 1 和 2

執行結果：

函數 hi 要過期了!
1 2
hello

裝飾器如何處理參數

wrapper(*args, **kwargs) 的角色

在裝飾器中，wrapper(*args, **kwargs) 是一個包裝函數，用於接收和處理被裝飾函數的所有參數。

• *args：接收所有位置參數，例如 (1, 2)。
• **kwargs：接收所有關鍵字參數，例如 {'key1': value1}。

當 wrapper(*args, **kwargs) 被調用時，它會將接收到的參數完整傳遞給原始函數 fn，並執行該函數。

關鍵代碼解析

return fn(*args, **kwargs)

這行代碼表示，wrapper 將捕獲到的所有位置參數和關鍵字參數，原封不動地傳遞給原函數 fn。

這確保了裝飾器對原函數的功能沒有影響。

被裝飾函數的參數如何被傳遞

假設被裝飾的函數 hi 定義如下：

def hi(a, b):
    print(a, b)
    print("hello")

當調用 hi(1, 2) 時：

1. 參數傳遞到 wrapper
   • 位置參數 1, 2 被捕獲為 *args = (1, 2)。
   • 無關鍵字參數，因此 **kwargs = {}。

2. wrapper 將參數傳給 hi
   • 透過 fn(*args, **kwargs)，將 *args 和 **kwargs 解包後傳遞給 hi：
     • a = 1
     • b = 2

3. 執行原函數 hi
   • hi 打印出 1 2 和 hello。

這一過程確保了參數的完整性，並不會因裝飾器而影響原函數的正常運作。

流程圖：

執行流程圖:

1. @deprecated 裝飾:
hi = deprecated(hi) ---> 返回 wrapper 函數

2. 呼叫 hi(1,2):
hi(1,2) ---> wrapper(1,2)
            |
            +---> 印出警告 "函數 hi 要過期了!"
            |
            +---> fn(1,2) [原始 hi 函數]
                  |
                  +---> 印出 "1 2"
                  +---> 印出 "hello"

wrapper 函數包裝了原始的 hi 函數:
- 接收相同的參數 (1,2)  
- 先執行警告訊息
- 再用相同參數呼叫原函數

常見疑問解析

問題：fn 是如何接收函數本身的？

在裝飾器中，fn 是指代被裝飾的函數。例如：

@deprecated
def hi(a, b):
    print(a, b)
    print("hello")

這相當於：

hi = deprecated(hi)

此時，fn 接收了原始函數 hi 的引用。

問題：裝飾器如何處理被調用時傳入的參數？

當執行 hi(1, 2) 時：

• 參數 1 和 2 被傳遞到 wrapper 中的 *args。
• wrapper 透過解包操作 *args, **kwargs，將參數再次傳遞給原函數 hi。

具體代碼流程：

def wrapper(*args, **kwargs):
    return fn(*args, **kwargs)

問題 3：*args 和 **kwargs 是如何解包的？

*args 和 **kwargs 是 Python 的特殊語法，用於解包參數：

• *args：將元組形式的參數逐一傳遞。
• **kwargs：將字典形式的關鍵字參數逐一傳遞。

例如：

def test(a, b):
    print(a, b)

args = (1, 2)
test(*args)  # 相當於 test(1, 2)

總結

裝飾器在不改變函數本身的基礎上，靈活地為函數添加新功能。

在處理帶參數的函數時：

1. 使用 *args 和 **kwargs 捕獲所有位置參數與關鍵字參數。
2. 使用 fn(*args, **kwargs) 將參數傳遞回原函數，確保功能一致性。

透過裝飾器，我們可以實現更多強大且模組化的功能設計，讓代碼結構更清晰、可維護性更高。

熟練掌握裝飾器的參數傳遞，是提升 Python 編程能力的重要一步！