Python：高級主題之（屬性取值和賦值過程、屬性描述符、裝飾器）

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，這里就不做解釋，本文重點介紹一下三個概念：

1. 屬性取值和賦值過程
2. 屬性描述符
3. 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

• 一切皆是對象，類型也是對象。
• 對象包含一個__class__屬性指向其所屬類型。
• 對象包含一個__dict__屬性指向其所包含的成員（屬性和方法）。

取值過程（下面是偽代碼）

__getattribute__(property) logic:

descripter = find first descripter in class and bases's dict(property)
if descripter:
    return descripter.__get__(instance, instance.__class__)
else:
    if value in instance.__dict__
        return value

    value = find first value in class and bases's dict(property)
    if value is a function:
        return bounded function(value)
    else:
        return value

raise AttributeNotFundedException

賦值過程（下面是偽代碼）

__setattr__(property, value)logic:

descripter = find first descripter in class and bases's dict(property)
if descripter:
    descripter.__set__(instance, value)
else:
    instance.__dict__[property] = value

根據取值和賦值過程的邏輯可以得出以下結論

1. 賦值和取值的位置可能不同。
2. 取值過程的偽代碼第11行會返回綁定方法（我們在Javascript經常會讓某個函數綁定到指定的作用域，和這個概念是一樣的）。
3. 取值和賦值過程都會先查找屬性描述符，也就是說：屬性描述的優先級最高，下文會介紹屬性描述符。

屬性描述符

什么是屬性描述符？屬性描述符就是一個類型，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，必須存儲在類型的__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

#屬性描述符
class Descripter:
    def __get__(self, instance, owner):
        print(self, instance, owner)

    def __set__(self, instance, value):
        print(self, instance, value)

測試代碼

class TestClass:
    Des = Descripter()


    def __getattribute__(self, name):
        print("before __getattribute__")
        return    super(TestClass, self).__getattribute__(name)
        print("after __getattribute__")

    def __setattr__(self, name, value):
        print("before __setattr__")
        super(TestClass, self).__setattr__(name, value)
        print("after __setattr__")

test1 = TestClass()
test2 = TestClass()

test1.Des = None
test2.Des

輸出結果

before __setattr__
<__main__.Descripter object at 0x01D9A030> <__main__.TestClass object at 0x01D9A090> None
after __setattr__
before __getattribute__
<__main__.Descripter object at 0x01D9A030> <__main__.TestClass object at 0x01D9A0B0> <class '__main__.TestClass'>

結論

類型的多個實例共享同一個屬性描述符實例，屬性描述符的優先級高於實例的__dict__，具體自己可以測試一下。

裝飾器（AOP）

最基本的函數裝飾器

print("\n最基本的函數裝飾器\n")
def log(fun):
    def return_fun(*args, **kargs):
        print("開始輸出日志")

        fun(*args, **kargs)

        print("結束輸出日志")

    return return_fun

@log
def say(message):
    print(message)

say("段光偉")

print("\n等價方法\n")

def say(message):
    print(message)

say = log(say)
say("段光偉")

帶參數的函數裝飾器

print("\n帶參數的函數裝飾器\n")
def log(header, footer):
    def log_to_return(fun):
        def return_fun(*args, **kargs):
            print(header)

            fun(*args, **kargs)

            print(footer)

        return return_fun
    return log_to_return

@log("開始輸出日志", "結束輸出日志")
def say(message):
    print(message)

say("段光偉")

print("\n等價方法\n")

def say(message):
    print(message)

say = log("開始輸出日志", "結束輸出日志")(say)
say("段光偉")

最基本的類型裝飾器

print("\n最基本的類型裝飾器\n")
def flyable(cls):
    def fly(self):
        print("我要飛的更高")
    cls.fly = fly
    
    return cls

@flyable
class Man:
    pass

man = Man()
man.fly()

print("\n等價方法\n")

class Man:
    pass

Man = flyable(Man)

man = Man()
man.fly()

帶參數的類型裝飾器

print("\n帶參數的類型裝飾器\n")
def flyable(message):
    def flyable_to_return(cls):
        def fly(self):
            print(message)
        cls.fly = fly
        
        return cls
    return flyable_to_return

@flyable("我要飛的更高")
class Man:
    pass

man = Man()
man.fly()

print("\n等價方法\n")

class Man:
    pass

Man = flyable("我要飛的更高")(Man)

man = Man()
man.fly()

備注：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類型。

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！

代碼

class MyStaticObject:
    def __init__(self, fun):
        self.fun = fun;

    def __get__(self, instance, owner):
        return self.fun

def my_static_method(fun):
    return MyStaticObject(fun)

class MyClassObject:
    def __init__(self, fun):
        self.fun = fun;

    def __get__(self, instance, owner):
        def class_method(*args, **kargs):
            return self.fun(owner, *args, **kargs)

        return class_method

def my_class_method(fun):
    return MyClassObject(fun)

class C(object):
    """docstring for C"""

    def test_instance_method(self):
        print(self)

    @staticmethod
    def test_static_method(message):
        print(message)

    @my_static_method
    def test_my_static_method(message):
        print(message)

    @classmethod
    def test_class_method(cls):
        print(cls)

    @my_class_method
    def test_my_class_method(cls):
        print(cls)

print("\n實例方法測試")
c = C()
print(C.test_instance_method)
print(C.__dict__["test_instance_method"])
print(c.test_instance_method)    
C.test_instance_method(c)
c.test_instance_method()

print("\n靜態方法測試")
print(C.test_static_method)
print(C.__dict__["test_static_method"])
print(c.test_static_method)
C.test_static_method("靜態方法測試")
c.test_static_method("靜態方法測試")

print("\n自定義靜態方法測試")
print(C.test_my_static_method)
print(C.__dict__["test_my_static_method"])
print(c.test_my_static_method)
C.test_my_static_method("自定義靜態方法測試")
c.test_my_static_method("自定義靜態方法測試")

print("\n類方法測試")
print(C.test_class_method)
print(C.__dict__["test_class_method"])
print(c.test_class_method)
C.test_class_method()
c.test_class_method()

print("\n自定義類方法測試")
print(C.test_my_class_method)
print(C.__dict__["test_my_class_method"])
print(c.test_my_class_method)

C.test_my_class_method()
c.test_my_class_method()

print("\n對象上的方法不會返回綁定方法，對象描述符也不會起作用")
def test(self):
    print(self)

c.test = test

c.test("測試")

結果

實例方法測試
<function C.test_instance_method at 0x01D3D8A0>
<function C.test_instance_method at 0x01D3D8A0>
<bound method C.test_instance_method of <__main__.C object at 0x01D8B5B0>>
<__main__.C object at 0x01D8B5B0>
<__main__.C object at 0x01D8B5B0>

靜態方法測試
<function C.test_static_method at 0x01D69108>
<staticmethod object at 0x01D8B4F0>
<function C.test_static_method at 0x01D69108>
靜態方法測試
靜態方法測試

自定義靜態方法測試
<function C.test_my_static_method at 0x01D69078>
<__main__.MyStaticObject object at 0x01D8B510>
<function C.test_my_static_method at 0x01D69078>
自定義靜態方法測試
自定義靜態方法測試

類方法測試
<bound method type.test_class_method of <class '__main__.C'>>
<classmethod object at 0x01D8B530>
<bound method type.test_class_method of <class '__main__.C'>>
<class '__main__.C'>
<class '__main__.C'>

自定義類方法測試
<function MyClassObject.__get__.<locals>.class_method at 0x01D5EDF8>
<__main__.MyClassObject object at 0x01D8B550>
<function MyClassObject.__get__.<locals>.class_method at 0x01D5EDF8>
<class '__main__.C'>
<class '__main__.C'>

對象上的方法不會返回綁定方法，對象描述符也不會起作用
測試

備注

Python的學習和總結就到一段落了，繼續弄PHP，不過還會寫一篇如何用Python開發Sublime插件的教程，開發一個方便PHP開發的插件。