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）

__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

赋值过程（下面是伪代码）

__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

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

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

测试代码

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

输出结果

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'>

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）

最基本的函数装饰器

print("\n最基本的函数装饰器\n")
def log(fun):
    def return_fun(*args, **kargs):
        print("开始输出日志")

        fun(*args, **kargs)

        print("结束输出日志")

    return return_fun

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

say("段光伟")

print("\n等价方法\n")

def say(message):
    print(message)

say = log(say)
say("段光伟")

带参数的函数装饰器

print("\n带参数的函数装饰器\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("开始输出日志", "结束输出日志")
def say(message):
    print(message)

say("段光伟")

print("\n等价方法\n")

def say(message):
    print(message)

say = log("开始输出日志", "结束输出日志")(say)
say("段光伟")

最基本的类型装饰器

print("\n最基本的类型装饰器\n")
def flyable(cls):
    def fly(self):
        print("我要飞的更高")
    cls.fly = fly

    return cls

@flyable
class Man:
    pass

man = Man()
man.fly()

print("\n等价方法\n")

class Man:
    pass

Man = flyable(Man)

man = Man()
man.fly()

带参数的类型装饰器

print("\n带参数的类型装饰器\n")
def flyable(message):
    def flyable_to_return(cls):
        def fly(self):
            print(message)
        cls.fly = fly

        return cls
    return flyable_to_return

@flyable("我要飞的更高")
class Man:
    pass

man = Man()
man.fly()

print("\n等价方法\n")

class Man:
    pass

Man = flyable("我要飞的更高")(Man)

man = Man()
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

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实例方法测试")
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静态方法测试")
print(C.test_static_method)
print(C.__dict__["test_static_method"])
print(c.test_static_method)
C.test_static_method("静态方法测试")
c.test_static_method("静态方法测试")

print("\n自定义静态方法测试")
print(C.test_my_static_method)
print(C.__dict__["test_my_static_method"])
print(c.test_my_static_method)
C.test_my_static_method("自定义静态方法测试")
c.test_my_static_method("自定义静态方法测试")

print("\n类方法测试")
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自定义类方法测试")
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")
def test(self):
    print(self)

c.test = test

c.test("测试")

结果

实例方法测试
<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>

静态方法测试
<function C.test_static_method at 0x01D69108>
<staticmethod object at 0x01D8B4F0>
<function C.test_static_method at 0x01D69108>
静态方法测试
静态方法测试

自定义静态方法测试
<function C.test_my_static_method at 0x01D69078>
<__main__.MyStaticObject object at 0x01D8B510>
<function C.test_my_static_method at 0x01D69078>
自定义静态方法测试
自定义静态方法测试

类方法测试
<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'>

自定义类方法测试
<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'>

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
测试

备注

Python的学习和总结就到一段落了，继续弄PHP，不过还会写一篇如何用Python开发Sublime插件的教程，开发一个方便PHP开发的插件。