簡介

很多面向物件的語言都提供了new關鍵字，通過new可以建立類的例項。Python的方式更加簡單，一旦定義了一個類，直接使用函式操作符，即可建立類的例項。本文主要結合一些實際的例子，介紹了Python類的構造，初始化和析構的原理。

類的構造與初始化

Python涉及類的構造與初始化，有兩個重要的方法：__new__( )和__init__( )和方法。前者完成例項物件的建立，後者完成對建立的例項物件的初始化工作。為更好的理解相關概念，我們先來看一個具體的例子：

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Created on Mar 23, 2015

@author: jliu
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class MyClass(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        print '__new__ called'
        return object.__new__(cls, *args, **kwargs) #default factory
    
    def __init__(self, name):
        print '__init__ called'
        self.name = name

if __name__ == '__main__':
instance = MyClass("Learning Python")
 

MyClass類繼承了object基類，實現了__new__()和__init__()方法，程式執行結果如下：

__new__ called
__init__ called

通過上面的例子，對於__new__和__init__方法有個大致的印象。接下來，我們具體講解相關的構造與初始化方法。

__new__()元構造方法

特殊方法__new__()是一個元構造程式，每當一個物件必須被factory類例項化時都會呼叫它，且__new__方法的呼叫在__init__之前。
與__init__()相比，__new__()方法更像一個真正的構造器，__new__方法的呼叫需要將類cls作為它的第一個呼叫引數，它的責任是返回一個類的新的例項，因此，它可以在物件建立之前或之後修改類的例項，從而確保例項被設定為一個希望的狀態。
這裡我們可以將此與__init__方法做個比較：__init__呼叫時需要要將類的例項作為第一個引數，並且它並不返回任何東西，它的職責就是初始化這個例項。有些情況下，建立一個例項並不需要呼叫__init__，但沒有辦法在不呼叫__new__時建立一個例項。 __init__在子類中不會被隱式呼叫（子類初始化時，必須顯式的呼叫父類的__init__方法），所以__new__可以用來確定在整個類層次中完成初始化工作。它使得可以在比__init__更低層次上定義一個初始化，這個初始化總是被呼叫。__new__()和__init__()在類建立時，都傳入了（相同）引數。 我們在這裡總結了一下__new__()方法的一些規則： 1. __new__是一個靜態方法
2. __new__第一個引數必須是類，其它引數可以被構造器呼叫引用
3. 子類__new__方法覆蓋了基類的__new__方法，可以在子類的__new__方法中呼叫基類的__new__方法。基類的__new__方法的第一個引數必須是傳遞給子類__new__方法的類引數，而不是基類引數。如果傳遞的是基類，你將得到一個基類的例項。
4. 子類__new__方法必須呼叫基類的__new__方法，這是建立物件例項的唯一方法。子類__new__方法通過做兩件事情影響物件例項：給基類的__new__方法傳遞不同的引數；在例項建立之後修改例項物件（例如修改必要的例項引數）。
5. __new__方法必須返回一個例項物件。儘管通常要求該方法返回的新物件是它傳入類引數的一個例項，但並沒有要求必須這麼做。如果你返回一個已存在的物件，構造器仍會呼叫它的__init__方法。如果你返回了不同類的一個例項，它會呼叫自己的__init__方法。如果你忘記返回，Python回返回None。
6. 對於不可變類，如int, str，tuple等，子類的__new__方法可返回已存在物件的引用，這是為什麼__init__方法不需要做任何事情的原因：快取的物件會被一邊又一邊的初始化（另外一個原因是__new__返回了一個被完全初始化的物件例項，__init__方法不需要做任何初始化了）。
7. 當你子類化一個內建不可變型別並且希望加入一些可變狀態，最好是在__init__方法中初始化這些可變狀態，而非在__new__方法中。
8. 如果你想變更構造器的引數，你通常不得不同時複寫__new__和__init__方法來接受新的引數。然而，大部分內建型別會忽略方法不使用的引數，特別是不可變類(int, long, float, complex, str, unicode,tuple)有一個啞的__init__方法，而可變類(dict, list, file, super, classmethod, staticmethod, property)有一個啞的__new__方法。內建型別object類(所有其它類的基類)的__new__和__init__方法都是啞的。

__init__()例項初始化方法

當類被呼叫時，例項化的第一步是建立例項物件。一旦例項物件建立了，Python檢查是否實現了__init__()方法。預設情況下，如果沒有定義__init__()，對例項不會施加任何特殊操作，任何所需的特定操作，都需要程式實現__init__()，覆蓋其預設行為。如果__init__()沒有實現，則返回它的物件，例項化過程完畢。
然而，如果__init__()已經被實現，那麼它將被呼叫，例項物件作為第一個引數(self)被傳遞進去，像標準方法呼叫一樣。呼叫類時，傳進的任何引數都交給了__init__()。實際中，你可以想像成這樣：把建立例項的呼叫當成是對構造器的呼叫。
總之，(a)你沒有通過呼叫new 來建立例項，你也沒有定義一個構造器。則Python 為你建立了物件; (b) __init__()，是在直譯器為你建立一個例項後呼叫的第一個方法，在你開始使用它之前，這一步可以讓你做些準備工作。

析構器方法

與構造器對應的，有一個特殊的析構器（destructor）方法名為__del__()。然而，由於Python 具有垃圾物件回收機制（靠引用計數)，這個函式要直到該例項物件所有的引用都被清除掉後才會執行。Python 中的析構器是在例項釋放前提供特殊處理功能的方法，它們通常沒有被實現，因為例項很少被顯式釋放。

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Created on 2015年3月23日

@author: bob
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from sys import getrefcount
from gc import get_referrers
        
class MyClass(object):
    def __init__(self):
        print("MyClass init")
        
    def __del__(self):
        print("MyClass del")

if __name__ == '__main__':
    obj1 = MyClass()
    print("only one instance, refcount=%d" % getrefcount(obj1))
    obj3 = obj2 = obj1

    print("print the reference to obj1")
    print(get_referrers(obj1))
    print("now we have three instances now, refcount=%d" % getrefcount(obj1))
    del(obj2)
    print("After deleting the obj2, refcount=%d" % getrefcount(obj1))
    del(obj3)
    print("After deleting the obj3, refcount=%d" % getrefcount(obj1)) 
    del(obj1) 
    print("delete all instances")

執行結果

MyClass init
only one instance, refcount=2
print the reference to obj1
[{'__doc__': '\nCreated on 2015年3月23日\n\[email protected]: bob\n', '__loader__': <_frozen_importlib.SourceFileLoader object at 0x0000000000461710>, '__file__': 'E:\\workspace\\pythonstudy\\classtest\\testdel.py', '__package__': None, '__spec__': None, 'MyClass': <class '__main__.MyClass'>, '__cached__': None, 'get_referrers': <built-in function get_referrers>, 'obj3': <__main__.MyClass object at 0x0000000000461748>, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, 'obj2': <__main__.MyClass object at 0x0000000000461748>, '__name__': '__main__', 'getrefcount': <built-in function getrefcount>, 'obj1': <__main__.MyClass object at 0x0000000000461748>}]
now we have three instances now, refcount=4
After deleting the obj2, refcount=3
After deleting the obj3, refcount=2
MyClass del
delete all instances

總結以下__del__的使用： 1. 呼叫 del x 不表示呼叫了x.__del__() -----前面也看到，它僅僅是減少x 的引用計數。
2. 如果你有一個迴圈引用或其它的原因，讓一個例項的引用逗留不去，該物件的__del__()可能永遠不會被執行。
3. __del__()未捕獲的異常會被忽略掉（因為一些在__del__()用到的變數或許已經被刪除了）。不要在__del__()中干與例項沒任何關係的事情。
4. 除非你知道你正在幹什麼，否則不要去實現__del__()。
5. 如果你定義了__del__，並且例項是某個迴圈的一部分，垃圾回收器將不會終止這個迴圈——你需要自已顯式呼叫del。
6. 不要忘記首先呼叫父類的__del__()。

參考資料

3. Python核心程式設計