Python：高階主題之（屬性取值和賦值過程、屬性描述符、裝飾器）
阿新 • • 發佈：2021-08-03
背景
學習了Javascript才知道原來屬性的取值和賦值操作訪問的“位置”可能不同、還有詞法作用域這個東西，這也是我學習任何一門語言會注意的兩個知識點，Python的作用域和Javascript幾乎一致，這裡就不做解釋，本文重點介紹一下三個概念：
- 屬性取值和賦值過程
- 屬性描述符
- 裝飾器
本文最好會利用這些知識介紹：如何實現自定義的@staticmethod和@classmethod。
屬性取值和賦值過程
- 一切皆是物件，型別也是物件。
- 物件包含一個__class__屬性指向其所屬型別。
- 物件包含一個__dict__屬性指向其所包含的成員（屬性和方法）。
取值過程（下面是虛擬碼）
1 __getattribute__(property) logic: 2 3 descripter = find first descripter in class and bases's dict(property) 4 if descripter: 5 return descripter.__get__(instance, instance.__class__) 6 else: 7 if value in instance.__dict__ 8 return value 9 10 value = find first value in class and bases's dict(property) 11 if value is a function: 12 return bounded function(value) 13 else: 14 return value 15 16 raise AttributeNotFundedException
賦值過程（下面是虛擬碼）
1 __setattr__(property, value)logic: 2 3 descripter = find first descripter in class and bases's dict(property) 4 if descripter: 5 descripter.__set__(instance, value) 6 else: 7 instance.__dict__[property] = value
根據取值和賦值過程的邏輯可以得出以下結論
- 賦值和取值的位置可能不同。
- 取值過程的虛擬碼第11行會返回繫結方法（我們在Javascript經常會讓某個函式繫結到指定的作用域，和這個概念是一樣的）。
- 取值和賦值過程都會先查詢屬性描述符，也就是說：屬性描述的優先順序最高，下文會介紹屬性描述符。
屬性描述符
什麼是屬性描述符？屬性描述符就是一個型別，實現了三個魔法方法而已：__set__、__get__和__del__，屬性描述符一般不會獨立使用，必須儲存在型別的__dict__中才有意義，這樣才會參與到屬性的取值和賦值過程，具體參見上文。
屬性描述符
1 #屬性描述符 2 class Descripter: 3 def __get__(self, instance, owner): 4 print(self, instance, owner) 5 6 def __set__(self, instance, value): 7 print(self, instance, value)
測試程式碼
1 class TestClass:
2 Des = Descripter()
3
4
5 def __getattribute__(self, name):
6 print("before __getattribute__")
7 return super(TestClass, self).__getattribute__(name)
8 print("after __getattribute__")
9
10 def __setattr__(self, name, value):
11 print("before __setattr__")
12 super(TestClass, self).__setattr__(name, value)
13 print("after __setattr__")
14
15 test1 = TestClass()
16 test2 = TestClass()
17
18 test1.Des = None
19 test2.Des
輸出結果
1 before __setattr__ 2 <__main__.Descripter object at 0x01D9A030> <__main__.TestClass object at 0x01D9A090> None 3 after __setattr__ 4 before __getattribute__ 5 <__main__.Descripter object at 0x01D9A030> <__main__.TestClass object at 0x01D9A0B0> <class '__main__.TestClass'>
結論
型別的多個例項共享同一個屬性描述符例項，屬性描述符的優先順序高於例項的__dict__，具體自己可以測試一下。
裝飾器（AOP）
最基本的函式裝飾器
1 print("\n最基本的函式裝飾器\n")
2 def log(fun):
3 def return_fun(*args, **kargs):
4 print("開始輸出日誌")
5
6 fun(*args, **kargs)
7
8 print("結束輸出日誌")
9
10 return return_fun
11
12 @log
13 def say(message):
14 print(message)
15
16 say("段光偉")
17
18 print("\n等價方法\n")
19
20 def say(message):
21 print(message)
22
23 say = log(say)
24 say("段光偉")
帶引數的函式裝飾器
1 print("\n帶引數的函式裝飾器\n")
2 def log(header, footer):
3 def log_to_return(fun):
4 def return_fun(*args, **kargs):
5 print(header)
6
7 fun(*args, **kargs)
8
9 print(footer)
10
11 return return_fun
12 return log_to_return
13
14 @log("開始輸出日誌", "結束輸出日誌")
15 def say(message):
16 print(message)
17
18 say("段光偉")
19
20 print("\n等價方法\n")
21
22 def say(message):
23 print(message)
24
25 say = log("開始輸出日誌", "結束輸出日誌")(say)
26 say("段光偉")
最基本的型別裝飾器
1 print("\n最基本的型別裝飾器\n")
2 def flyable(cls):
3 def fly(self):
4 print("我要飛的更高")
5 cls.fly = fly
6
7 return cls
8
9 @flyable
10 class Man:
11 pass
12
13 man = Man()
14 man.fly()
15
16 print("\n等價方法\n")
17
18 class Man:
19 pass
20
21 Man = flyable(Man)
22
23 man = Man()
24 man.fly()
帶引數的型別裝飾器
1 print("\n帶引數的型別裝飾器\n")
2 def flyable(message):
3 def flyable_to_return(cls):
4 def fly(self):
5 print(message)
6 cls.fly = fly
7
8 return cls
9 return flyable_to_return
10
11 @flyable("我要飛的更高")
12 class Man:
13 pass
14
15 man = Man()
16 man.fly()
17
18 print("\n等價方法\n")
19
20 class Man:
21 pass
22
23 Man = flyable("我要飛的更高")(Man)
24
25 man = Man()
26 man.fly()
備註：可以使用多個裝飾器，不過要保證簽名的裝飾器也是返回的一個方法或型別。
自己實現@staticmethod和@classmethod
理解了屬性的取值和賦值過程，開發自定義@staticmethod和@classmethod就不成問題了，let up do it！
程式碼
1 class MyStaticObject:
2 def __init__(self, fun):
3 self.fun = fun;
4
5 def __get__(self, instance, owner):
6 return self.fun
7
8 def my_static_method(fun):
9 return MyStaticObject(fun)
10
11 class MyClassObject:
12 def __init__(self, fun):
13 self.fun = fun;
14
15 def __get__(self, instance, owner):
16 def class_method(*args, **kargs):
17 return self.fun(owner, *args, **kargs)
18
19 return class_method
20
21 def my_class_method(fun):
22 return MyClassObject(fun)
23
24 class C(object):
25 """docstring for C"""
26
27 def test_instance_method(self):
28 print(self)
29
30 @staticmethod
31 def test_static_method(message):
32 print(message)
33
34 @my_static_method
35 def test_my_static_method(message):
36 print(message)
37
38 @classmethod
39 def test_class_method(cls):
40 print(cls)
41
42 @my_class_method
43 def test_my_class_method(cls):
44 print(cls)
45
46 print("\n例項方法測試")
47 c = C()
48 print(C.test_instance_method)
49 print(C.__dict__["test_instance_method"])
50 print(c.test_instance_method)
51 C.test_instance_method(c)
52 c.test_instance_method()
53
54 print("\n靜態方法測試")
55 print(C.test_static_method)
56 print(C.__dict__["test_static_method"])
57 print(c.test_static_method)
58 C.test_static_method("靜態方法測試")
59 c.test_static_method("靜態方法測試")
60
61 print("\n自定義靜態方法測試")
62 print(C.test_my_static_method)
63 print(C.__dict__["test_my_static_method"])
64 print(c.test_my_static_method)
65 C.test_my_static_method("自定義靜態方法測試")
66 c.test_my_static_method("自定義靜態方法測試")
67
68 print("\n類方法測試")
69 print(C.test_class_method)
70 print(C.__dict__["test_class_method"])
71 print(c.test_class_method)
72 C.test_class_method()
73 c.test_class_method()
74
75 print("\n自定義類方法測試")
76 print(C.test_my_class_method)
77 print(C.__dict__["test_my_class_method"])
78 print(c.test_my_class_method)
79
80 C.test_my_class_method()
81 c.test_my_class_method()
82
83 print("\n物件上的方法不會返回繫結方法，物件描述符也不會起作用")
84 def test(self):
85 print(self)
86
87 c.test = test
88
89 c.test("測試")
結果
1 例項方法測試 2 <function C.test_instance_method at 0x01D3D8A0> 3 <function C.test_instance_method at 0x01D3D8A0> 4 <bound method C.test_instance_method of <__main__.C object at 0x01D8B5B0>> 5 <__main__.C object at 0x01D8B5B0> 6 <__main__.C object at 0x01D8B5B0> 7 8 靜態方法測試 9 <function C.test_static_method at 0x01D69108> 10 <staticmethod object at 0x01D8B4F0> 11 <function C.test_static_method at 0x01D69108> 12 靜態方法測試 13 靜態方法測試 14 15 自定義靜態方法測試 16 <function C.test_my_static_method at 0x01D69078> 17 <__main__.MyStaticObject object at 0x01D8B510> 18 <function C.test_my_static_method at 0x01D69078> 19 自定義靜態方法測試 20 自定義靜態方法測試 21 22 類方法測試 23 <bound method type.test_class_method of <class '__main__.C'>> 24 <classmethod object at 0x01D8B530> 25 <bound method type.test_class_method of <class '__main__.C'>> 26 <class '__main__.C'> 27 <class '__main__.C'> 28 29 自定義類方法測試 30 <function MyClassObject.__get__.<locals>.class_method at 0x01D5EDF8> 31 <__main__.MyClassObject object at 0x01D8B550> 32 <function MyClassObject.__get__.<locals>.class_method at 0x01D5EDF8> 33 <class '__main__.C'> 34 <class '__main__.C'> 35 36 物件上的方法不會返回繫結方法，物件描述符也不會起作用 37 測試