如何使用装饰器覆盖函数内部的math库函数调用？

• 受Python静态作用域规则限制，函数内部的全局变量查找，始终从函数定义时所在的模块全局命名空间取值，和装饰器所在的作用域、函数调用时的运行上下文无关。原mysin函数内部引用的math，指向的是定义该函数的模块中导入的标准库math对象；装饰器内的math = np是装饰器自身的局部变量赋值，完全无法触达mysin内部的变量查找逻辑。
• 原装饰器没有对传入的目标函数做任何包装或逻辑修改，只是在自身局部作用域定义了一个无关变量，就直接把原函数返回，本质上和未添加装饰器没有任何区别。

“不修改原库函数源码、批量替换函数内部math调用为numpy实现”的需求完全可以通过装饰器实现，核心是通过函数对象自带的__globals__属性定向修改命名空间：每个Python函数对象的__globals__属性是一个字典，直接绑定了该函数定义时所在模块的全局命名空间，我们可以通过这个字典定向调整该函数可访问的全局变量绑定，全程不需要改动原函数代码。

安全实现（调用时临时替换，不污染全局环境） #

这种实现仅在目标函数被调用的生命周期内临时修改绑定，不会影响同模块其他代码的正常逻辑：

import math
import numpy as np

def replace_math_with_numpy(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        func_global_ns = func.__globals__
        # 备份原math的绑定引用，避免影响其他逻辑
        original_math = func_global_ns['math']
        try:
            # 临时将该函数全局空间中的math指向numpy
            func_global_ns['math'] = np
            # 执行原函数，此时内部所有math.xxx调用都会走numpy实现
            return func(*args, **kwargs)
        finally:
            # 函数执行完成后恢复原绑定，不影响同模块其他代码
            func_global_ns['math'] = original_math
    return wrapper

使用该装饰器替换后，调用replace_math_with_numpy(mysin)([0.1,0.2])即可正常返回numpy格式的计算结果。由于numpy的数值计算接口和标准库math的标量接口完全兼容，不会对原函数的输入输出逻辑产生额外副作用。

永久替换实现（适用于单模块全量替换场景） #

如果不需要兼容同模块其他依赖标准库math的逻辑，也可以在装饰器中直接永久修改函数的全局命名空间绑定，无需临时备份恢复：

def replace_math_with_numpy(func):
    func.__globals__['math'] = np
    return func

注意：这种写法会永久修改函数所属模块的全局命名空间，该模块下所有未做特殊处理的函数，后续调用math相关接口都会走numpy实现，影响范围较大，仅适合全模块统一替换的场景。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ewoud