Development/Python

Decorator (데코레이터)

Enna 2023. 2. 22. 14:17

First Class Function

함수를 다른 함수의 인자로 넣기

프로그래밍 언어가 함수를 first-class citizen으로 취급
함수 자체를 argument로써 다른 함수에 전달하거나 다른 함수의 결과값으로 반환할 수도 있고, 함수를 변수에 할당하거나 데이터 구조 안에 저장할 수 있는 함수

def square(x):
return x * x

print(square(5))

f = square

print(square)
print(f)

(base) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python first_class_function.py
25
<function square at 0x7f8b080e80d0>
<function square at 0x7f8b080e80d0>

square와 f의 출력은 메모리 주소값에 저장된 square 함수 오브젝트가 할당되어 있음

def square(x):
return x * x

print(square(5))

f = square

print(f(5))

(base) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python first_class_function.py
25
25

f(5)로 square 함수 호출
프로그래밍 언어가 first class function을 지원하면, 변수에 함수를 할당할 수 있을 뿐만 아니라, 인자로써 다른 함수에 전달하거나, 함수의 반환값으로도 사용할 수 있음

def square(x):
return x * x

def my_map(func, arg_list):
result = []
for i in arg_list:
result.append(func(i)) # func == square
return result

num_list = [1, 2, 3, 4, 5]

squares = my_map(square, num_list)

print(squares)

(base) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python first_class_function.py
[1, 4, 9, 16, 25]

my_map 함수에 square 함수를 인자로 전달한 후 for문 안에서 square 함수 호출

함수의 결과값으로 또 다른 함수 반환하기

def logger(msg):
def log_message():
print('Log: ', msg)

return log_message

log_hi = logger('Hi')
print(log_hi) # log_message 출력

log_hi() # 'Log: Hi' 출력

(base) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python first_class_function.py
<function logger.<locals>.log_message at 0x7fcf08088280>
Log: Hi

log_message라는 함수를 logger 함수의 반환값으로 반환하여 log_hi라는 변수에 할당한 후 호출
msg와 같은 함수의 지역변수값은 함수가 호출된 이후 메모리상에서 사라지므로 다시 참조할 수가 없는데, msg 변수에 할당되었던 ‘Hi’ 값이 logger 함수가 종료된 이후에도 참조됨
이러한 log_message와 같은 함수를 closure라고 부르며, closure는 다른 함수의 지역변수를 그 함수가 종료된 이후에도 기억할 수 있음

# 단순한 일반 함수
def simple_html_tag(tag, msg):
print('<{0}>{1}<{0}>'.format(tag, msg))

simple_html_tag('h1', 'simple heading title')

print('-' * 30)

# 함수를 반환하는 함수
def html_tag(tag):
def wrap_text(msg):
print('<{0}>{1}<{0}>'.format(tag, msg))

return wrap_text

print_h1 = html_tag('h1')
print(print_h1)
print_h1('first heading title')
print_h1('second heading title')

print_p = html_tag('p')
print_p('this is a paragraph')

(base) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python first_class_function.py
<h1>simple heading title<h1>
------------------------------
<function html_tag.<locals>.wrap_text at 0x7fc5e0248700>
<h1>first heading title<h1>
<h1>second heading title<h1>
<p>this is a paragraph<p>

파이썬 – 퍼스트클래스 함수 (First Class Function) - schoolofweb.net

Closure

어떤 함수를 자신이 가지고 있는 환경과 함께 저장한 레코드
함수가 가진 free variable을 closure가 만들어지는 당시의 값과 reference에 mapping하는 역할
일반 함수와 다르게, 자신의 영역 밖에서 호출된 함수의 변수값과 reference를 복사하고 저장한 뒤, 이 값들에 접근하도록 도와줌
free variable: 코드블럭 안에서 사용은 되었지만, 해당 코드블럭 안에서 정의되지 않은 변수

def outer_func(): # 1
message = 'Hi' # 3

def inner_func(): # 4
print(message) # 6

return inner_func() # 5

outer_func() # 2

(base) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python closure.py
Hi

‘Hi’가 출력되기까지의 프로세스

#1에서 정의된 함수 outer_func를 #2에서 호출 (outer_func는 어떤 인수도 받지 않음)
outer_func가 실행된 후, 가장 먼저 하는 것은 messge 라는 변수에 ‘Hi’라는 문자열을 할당 (#3)
#4번에서 inner_func를 정의하고 #5번에서 inner_func를 호출하며 동시에 반환
#6에서 message 변수를 참조하여 출력

여기서 message는 inner_func 안에서 정의되지는 않았지만, inner_func 안에서 사용되기 때문에 free variable이라고 부름

def outer_func(): # 1
message = 'Hi' # 3

def inner_func(): # 4
print(message) # 6

return inner_func # 5

my_func = outer_func() # 2

my_func() # 7

(base) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python closure.py
Hi

outer_func는 #2에서 호출된 후 종료되었는데, #7에서 호출된 my_func 함수가 outer_func의 local variable인 message를 참조함

⇒ closure를 통해 함수의 free variable 값을 어딘가에 저장함

def outer_func():
message = 'Hi'

def inner_func():
print(message)

return inner_func

my_func = outer_func()

print(my_func) # 1
print()
print(dir(my_func)) # 2
print()
print(type(my_func.__closure__)) # 3
print()
print(my_func.__closure__) # 4
print()
print(my_func.__closure__[0]) # 5
print()
print(dir(my_func.__closure__[0])) # 6
print()
print(my_func.__closure__[0].cell_contents) # 7

(base) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python closure.py
<function outer_func.<locals>.inner_func at 0x7f8f10248280>

['__annotations__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']

<class 'tuple'>

(<cell at 0x7f8f10249d90: str object at 0x7f8f10037fb0>,)

<cell at 0x7f8f10249d90: str object at 0x7f8f10037fb0>

['__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'cell_contents']

Hi

#1: my_func 변수에 inner_func 함수 오브젝트가 할당되어 있음
#2: my_func 네임스페이스 확인 결과, __closure__라는 속성이 있음
#3: __closure__는 tuple 형식
#4: tuple 안에 아이템이 하나 들어있음
#5: tuple 안에 첫 번째 아이템은 cell이라는 문자열 오브젝트임
#6: cell 오브젝트 안에 있는 속성으로 cell_contents가 있음
#7: cell_contents 안에 ‘Hi’가 들어있음

def outer_func(tag):
text = 'Some text'
tag = tag

def inner_func():
print('<{0}>{1}<{0}>'.format(tag, text))

return inner_func

h1_func = outer_func('h1')
p_func = outer_func('p')

h1_func()
p_func()

(base) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python closure.py
<h1>Some text<h1>
<p>Some text<p>

def outer_func(tag):
text = 'Some text'
tag = tag

def inner_func(txt):
text = txt
print('<{0}>{1}<{0}>'.format(tag, text))

return inner_func

h1_func = outer_func('h1')
p_func = outer_func('p')

h1_func('h1 태그')
p_func('p 태그')

(base) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python closure.py
<h1>h1 태그<h1>
<p>p 태그<p>

이렇게 하나의 함수로 여러가지의 함수를 간단히 만들거나, 기존에 만들어진 함수나 모듈을 수정하지 않고도 wrapper 함수를 이용하여 커스터마이징 가능하게 함

파이썬 – 클로저 (Closure) - schoolofweb.net

Decorator

기존 코드에 여러가지 기능을 추가하는 파이썬 구문
함수를 다른 함수의 인자로 전달

def decorator_function(original_function): # 1
def wrapper_function(): # 5
return original_function() # 7
return wrapper_function # 6

def display(): # 2
print('display 함수가 실행되었습니다.') # 8

decorated_display = decorator_function(display) # 3
decorated_display() # 4

(pytorch_3) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python decorator.py
display 함수가 실행되었습니다.

데코레이터 함수인 decorator_function과 일반 함수인 display를 #1과 #2에서 정의
#3의 decorated_display라는 변수에 display 함수를 인자로 갖는 decorator_function을 실행한 반환값을 할당
wrapper_function
아직 실행되지는 않음, decorated_display 변수 안에서 호출되기를 기다림
#4의 decorated_display()를 통해 wrapper_function을 호출하면, #5에서 정의된 wrapper_function이 호출됨
#7에서 original_function인 display 함수가 호출되어 문자열 출력

Decorator를 사용하는 이유

이미 만들어져 있는 기존의 코드를 수정하지 않고도, wrapper 함수를 이용하여 여러가지 기능을 추가할 수 있음

def decorator_function(original_function):
def wrapper_function():
print('{} 함수가 호출되기 전입니다.'.format(original_function.__name__))
return original_function()
return wrapper_function

def display_1():
print('display_1 함수가 실행되었습니다.')

def display_2():
print('display_2 함수가 실행되었습니다.')

display_1 = decorator_function(display_1)
display_2 = decorator_function(display_2)

display_1()
print()
display_2()

(pytorch_3) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python decorator.py
display_1 함수가 호출되기 전입니다.
display_1 함수가 실행되었습니다.

display_2 함수가 호출되기 전입니다.
display_2 함수가 실행되었습니다.

하나의 데코레이터 함수를 만들어 display_1과 display_2 2개의 함수에 기능을 추가할 수 있음
일반적으로 @ + 데코레이터 함수 이름의 간단한 구문 사용

def decorator_function(original_function):
def wrapper_function():
print('{} 함수가 호출되기 전입니다.'.format(original_function.__name__))
return original_function()
return wrapper_function

@decorator_function
def display_1():
print('display_1 함수가 실행되었습니다.')

@decorator_function
def display_2():
print('display_2 함수가 실행되었습니다.')

# display_1 = decorator_function(display_1)
# display_2 = decorator_function(display_2)

display_1()
print()
display_2()

(pytorch_3) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python decorator.py
display_1 함수가 호출되기 전입니다.
display_1 함수가 실행되었습니다.

display_2 함수가 호출되기 전입니다.
display_2 함수가 실행되었습니다.

인수를 가진 함수 데코레이팅

def decorator_function(original_function):
def wrapper_function():
print('{} 함수가 호출되기 전입니다.'.format(original_function.__name__))
return original_function()
return wrapper_function

@decorator_function
def display():
print('display_1 함수가 실행되었습니다.')

@decorator_function
def display_info(name, age):
print('display_2 함수가 실행되었습니다.')

display()
print()
display_info('John', 25)

(pytorch_3) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python decorator.py
display 함수가 호출되기 전입니다.
display_1 함수가 실행되었습니다.

Traceback (most recent call last):
File "decorator.py", line 17, in <module>
display_info('John', 25)
TypeError: wrapper_function() takes 0 positional arguments but 2 were given

인자 개수 관련 에러 발생

def decorator_function(original_function):
def wrapper_function(*args, **kwargs):
print('{} 함수가 호출되기 전입니다.'.format(original_function.__name__))
return original_function(*args, **kwargs)
return wrapper_function

@decorator_function
def display():
print('display_1 함수가 실행되었습니다.')

@decorator_function
def display_info(name, age):
print('display_2 함수가 실행되었습니다.')

display()
print()
display_info('John', 25)

(pytorch_3) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python decorator.py
display 함수가 호출되기 전입니다.
display_1 함수가 실행되었습니다.

display_info 함수가 호출되기 전입니다.
display_2 함수가 실행되었습니다.

`*args`

가변 인자를 위한 변수
tuple 형태로 저장
인자의 개수가 변할 수 있음
만약 add(1, 2, 3)이라는 함수를 호출하면, add라는 함수 안에 args라는 tuple이 생김
args[0]으로 첫 번째 인자에 접근 가능

def add(*args):
result = 0
for i in args:
result += i
print(result)

add(1, 10, 1302)

출력 결과:
1313

`**kwargs`

keyword arguments의 약자
dictionary 형태로 저장
parameter명을 같이 저장할 수 있음

def name_and_age(**kwargs):
print(kwargs)

name_and_age(name="홍길동", age="50")

출력 결과:
{'age': '50', 'name': '홍길동'}

`*args, **kwargs`

함수에 key-value 형태의 인자를 주면 자동으로 kwargs에 저장
*args를 선언해놓고 사용하지 않을 수도 있음
이런 경우에는 args에는 아무 값도 저장되지 않음

def number_and_name(*args, **kwargs):
print(args, kwargs)

number_and_name(1, 2, 3, name="홍길동")

출력 결과:
(1, 2, 3) {'name': 'GilDong Hong'}

Class 활용

class DecoratorClass:
def __init__(self, original_function):
self.original_function = original_function

def __call__(self, *args, **kwargs):
print('{} 함수가 호출되기 전입니다.'.format(self.original_function.__name__))
return self.original_function(*args, **kwargs)

@DecoratorClass
def display():
print('display 함수가 실행되었습니다.')

@DecoratorClass
def display_info(name, age):
print('display_info({}, {}) 함수가 실행되었습니다.'.format(name, age))

display()
print()
display_info('John', 25)

(pytorch_3) jieunpark@MacBook-Air 230220_decorator % python decorator.py
display 함수가 호출되기 전입니다.
display 함수가 실행되었습니다.

display_info 함수가 호출되기 전입니다.
display_info(John, 25) 함수가 실행되었습니다.

실제 활용 사례

로그를 남기거나 유저의 로그인 상태 등을 확인하여 로그인 상태가 아니면 로그인 페이지로 redirect하기 위하여 많이 사용
프로그램의 성능 테스트
리눅스 및 유닉스 서버 관리자는 스크립트가 실행되는 시간을 측정하기 위하여 date와 time 명령어 많이 사용

`wraps` decorator

복수의 decorator를 스택하여 사용하면 아래쪽 데코레이터부터 실행됨
이러한 현상을 방지하기 위하여 functools 모듈의 wraps 데코레이터 사용

from functools import wraps
import datetime
import time

def my_logger(original_function):
import logging
filename = '{}.log'.format(original_function.__name__)
logging.basicConfig(handlers=[logging.FileHandler(filename, 'a', 'utf-8')],
level=logging.INFO)

@wraps(original_function) # 1
def wrapper(*args, **kwargs):
timestamp = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M')
logging.info(
'[{}] 실행결과 args - {}, kwargs - {}'.format(timestamp, args, kwargs))
return original_function(*args, **kwargs)

return wrapper

def my_timer(original_function):
import time

@wraps(original_function) # 2
def wrapper(*args, **kwargs):
t1 = time.time()
result = original_function(*args, **kwargs)
t2 = time.time() - t1
print('{} 함수가 실행된 총 시간: {} 초'.format(original_function.__name__, t2))
return result

return wrapper

@my_timer
@my_logger
def display_info(name, age):
time.sleep(1)
print('display_info({}, {}) 함수가 실행됐습니다.'.format(name, age))

display_info('Jimmy', 30) # 3

출처

- https://schoolofweb.net/blog/posts/%ed%8c%8c%ec%9d%b4%ec%8d%ac-%eb%8d%b0%ec%bd%94%eb%a0%88%ec%9d%b4%ed%84%b0-decorator/

- https://legitcode267.tistory.com/13

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`**kwargs`

`*args, **kwargs`

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