Python：高级主题之（属性取值和赋值过程、属性描述符、装饰器）

Python：高级主题之（属性取值和赋值过程、属性描述符、装饰器）

背景

学习了Javascript才知道原来属性的取值和赋值操作访问的“位置”可能不同、还有词法作用域这个东西，这也是我学习任何一门语言会注意的两个知识点，Python的作用域和Javascript几乎一致，这里就不做解释，本文重点介绍一下三个概念：

1. 属性取值和赋值过程
2. 属性描述符
3. 装饰器

本文最好会利用这些知识介绍：如何实现自定义的@staticmethod和@classmethod。

属性取值和赋值过程

• 一切皆是对象，类型也是对象。
• 对象包含一个__class__属性指向其所属类型。
• 对象包含一个__dict__属性指向其所包含的成员（属性和方法）。

取值过程（下面是伪代码）

 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

赋值过程（下面是伪代码）

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

根据取值和赋值过程的逻辑可以得出以下结论

1. 赋值和取值的位置可能不同。
2. 取值过程的伪代码第11行会返回绑定方法（我们在Javascript经常会让某个函数绑定到指定的作用域，和这个概念是一样的）。
3. 取值和赋值过程都会先查找属性描述符，也就是说：属性描述的优先级最高，下文会介绍属性描述符。

属性描述符

什么是属性描述符？属性描述符就是一个类型，实现了三个魔法方法而已：__set__、__get__和__del__，属性描述符一般不会独立使用，必须存储在类型的__dict__中才有意义，这样才会参与到属性的取值和赋值过程，具体参见上文。

属性描述符

1 #属性描述符
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)

测试代码

 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

输出结果

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'>

结论

类型的多个实例共享同一个属性描述符实例，属性描述符的优先级高于实例的__dict__，具体自己可以测试一下。

装饰器（AOP）（海量免费测试资料加1140267353，群内还会有同行一起交流哦~）

最基本的函数装饰器

 1 print("\n最基本的函数装饰器\n")
 2 def log(fun):
 3     def return_fun(*args, **kargs):
 4         print("开始输出日志")
 5 
 6         fun(*args, **kargs)
 7 
 8         print("结束输出日志")
 9 
10     return return_fun
11 
12 @log
13 def say(message):
14     print(message)
15 
16 say("段光伟")
17 
18 print("\n等价方法\n")
19 
20 def say(message):
21     print(message)
22 
23 say = log(say)
24 say("段光伟")

带参数的函数装饰器

 1 print("\n带参数的函数装饰器\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("开始输出日志", "结束输出日志")
15 def say(message):
16     print(message)
17 
18 say("段光伟")
19 
20 print("\n等价方法\n")
21 
22 def say(message):
23     print(message)
24 
25 say = log("开始输出日志", "结束输出日志")(say)
26 say("段光伟")

最基本的类型装饰器

 1 print("\n最基本的类型装饰器\n")
 2 def flyable(cls):
 3     def fly(self):
 4         print("我要飞的更高")
 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等价方法\n")
17 
18 class Man:
19     pass
20 
21 Man = flyable(Man)
22 
23 man = Man()
24 man.fly()

带参数的类型装饰器

 1 print("\n带参数的类型装饰器\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("我要飞的更高")
12 class Man:
13     pass
14 
15 man = Man()
16 man.fly()
17 
18 print("\n等价方法\n")
19 
20 class Man:
21     pass
22 
23 Man = flyable("我要飞的更高")(Man)
24 
25 man = Man()
26 man.fly()

备注：可以使用多个装饰器，不过要保证签名的装饰器也是返回的一个方法或类型。

自己实现@staticmethod和@classmethod

理解了属性的取值和赋值过程，开发自定义@staticmethod和@classmethod就不成问题了，let up do it！

代码

 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实例方法测试")
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静态方法测试")
55 print(C.test_static_method)
56 print(C.__dict__["test_static_method"])
57 print(c.test_static_method)
58 C.test_static_method("静态方法测试")
59 c.test_static_method("静态方法测试")
60 
61 print("\n自定义静态方法测试")
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("自定义静态方法测试")
66 c.test_my_static_method("自定义静态方法测试")
67 
68 print("\n类方法测试")
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自定义类方法测试")
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对象上的方法不会返回绑定方法，对象描述符也不会起作用")
84 def test(self):
85     print(self)
86 
87 c.test = test
88 
89 c.test("测试")

结果

 1 实例方法测试
 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 静态方法测试
 9 <function C.test_static_method at 0x01D69108>
10 <staticmethod object at 0x01D8B4F0>
11 <function C.test_static_method at 0x01D69108>
12 静态方法测试
13 静态方法测试
14 
15 自定义静态方法测试
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 自定义静态方法测试
20 自定义静态方法测试
21 
22 类方法测试
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 自定义类方法测试
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 对象上的方法不会返回绑定方法，对象描述符也不会起作用
37 测试