特殊方法(1) · 零基礎學python（第二版）

探究更多的類屬性，在一些初學者的教程中，一般很少見。我之所以要在這里也將這部分奉獻出來，就是因為本教程是“From Beginner to Master”。當然，不是學習了類的更多屬性就能達到Master水平，但是這是通往Master的一步，雖然在初級應用中，本節乃至于后面關于類的屬性用的不很多，但是，這一步邁出去，你就會在實踐中有一個印象，以后需要用到了，知道有這一步，會對項目有幫助的。俗話說“藝不壓身”。 ## [](https://github.com/qiwsir/StarterLearningPython/blob/master/212.md#__dict__)`__dict__` 前面已經學習過有關類屬性和實例屬性的內容，并且做了區分，如果忘記了可以回頭參閱[《類(3)》](https://github.com/qiwsir/StarterLearningPython/blob/master/208.md)中的“類屬性和實例屬性”部分。有一個結論，是一定要熟悉的，那就是可以通過`object.attribute`的方式訪問對象的屬性。如果接著那部分內容，讀者是否思考過一個問題：類或者實例屬性，在python中是怎么存儲的？或者為什么修改或者增加、刪除屬性，我們能不能控制這些屬性？ ~~~ >>> class A(object): ... pass ... >>> a = A() >>> dir(a) ['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__'] >>> dir(A) ['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__'] ~~~ 用`dir()`來查看一下，發現不管是類還是實例，都有很多屬性，這在前面已經反復出現，有點見怪不怪了。不過，這里我們要看一個屬性：`__dict__`，因為它是一個保存秘密的東西：對象的屬性。 ~~~ >>> class Spring(object): ... season = "the spring of class" ... >>> Spring.__dict__ dict_proxy({'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Spring' objects>, 'season': 'the spring of class', '__module__': '__main__', '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Spring' objects>, '__doc__': None}) ~~~ 為了便于觀察，我將上面的顯示結果進行了換行，每個鍵值對一行。對于類Spring的`__dict__`屬性，可以發現，有一個鍵`'season'`，這就是這個類的屬性；其值就是類屬性的數據。 ~~~ >>> Spring.__dict__['season'] 'the spring of class' >>> Spring.season 'the spring of class' ~~~ 用這兩種方式都能得到類屬性的值。或者說`Spring.__dict__['season']`就是訪問類屬性。下面將這個類實例化，再看看它的實例屬性： ~~~ >>> s = Spring() >>> s.__dict__ {} ~~~ 實例屬性的`__dict__`是空的。有點奇怪？不奇怪，接著看： ~~~ >>> s.season 'the spring of class' ~~~ 這個其實是指向了類屬性中的`Spring.season`，至此，我們其實還沒有建立任何實例屬性呢。下面就建立一個實例屬性： ~~~ >>> s.season = "the spring of instance" >>> s.__dict__ {'season': 'the spring of instance'} ~~~ 這樣，實例屬性里面就不空了。這時候建立的實例屬性和上面的那個`s.season`只不過重名，并且把它“遮蓋”了。這句好是不是熟悉？因為在講述“實例屬性”和“類屬性”的時候就提到了。現在讀者肯定理解更深入了。 ~~~ >>> s.__dict__['season'] 'the spring of instance' >>> s.season 'the spring of instance' ~~~ 此時，那個類屬性如何？我們看看： ~~~ >>> Spring.__dict__['season'] 'the spring of class' >>> Spring.__dict__ dict_proxy({'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Spring' objects>, 'season': 'the spring of class', '__module__': '__main__', '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Spring' objects>, '__doc__': None}) >>> Spring.season 'the spring of class' ~~~ Spring的類屬性沒有受到實例屬性的影響。按照前面的講述類屬性和實例熟悉的操作，如果這時候將前面的實例屬性刪除，會不會回到實例屬性`s.__dict__`為空呢？ ~~~ >>> del s.season >>> s.__dict__ {} >>> s.season 'the spring of class' ~~~ 果然打回原形。當然，你可以定義其它名稱的實例屬性，它一樣被存儲到`__dict__`屬性里面： ~~~ >>> s.lang = "python" >>> s.__dict__ {'lang': 'python'} >>> s.__dict__['lang'] 'python' ~~~ 誠然，這樣做僅僅是更改了實例的`__dict__`內容，對`Spring.__dict__`無任何影響，也就是說通過`Spring.lang`或者`Spring.__dict__['lang']`是得不到上述結果的。 ~~~ >>> Spring.lang Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: type object 'Spring' has no attribute 'lang' >>> Spring.__dict__['lang'] Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> KeyError: 'lang' ~~~ 那么，如果這樣操作，會怎樣呢？ ~~~ >>> Spring.flower = "peach" >>> Spring.__dict__ dict_proxy({'__module__': '__main__', 'flower': 'peach', 'season': 'the spring of class', '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Spring' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Spring' objects>, '__doc__': None}) >>> Spring.__dict__['flower'] 'peach' ~~~ 在類的`__dict__`被更改了，類屬性中增加了一個'flower'屬性。但是，實例的`__dict__`中如何？ ~~~ >>> s.__dict__ {'lang': 'python'} ~~~ 沒有被修改。我也是這么想的，哈哈。你此前這這么覺得嗎？然而，還能這樣： ~~~ >>> s.flower 'peach' ~~~ 這個讀者是否能解釋？其實又回到了前面第一個出現`s.season`上面了。通過上面探討，是不是基本理解了實例和類的`__dict__`，并且也看到了屬性的變化特點。特別是，這些屬性都是可以動態變化的，就是你可以隨時修改和增刪。屬性如此，方法呢？下面就看看方法（類中的函數）。 ~~~ >>> class Spring(object): ... def tree(self, x): ... self.x = x ... return self.x ... >>> Spring.__dict__ dict_proxy({'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Spring' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Spring' objects>, '__module__': '__main__', 'tree': <function tree at 0xb748fdf4>, '__doc__': None}) >>> Spring.__dict__['tree'] <function tree at 0xb748fdf4> ~~~ 結果跟前面討論屬性差不多，方法`tree`也在`__dict__`里面呢。 ~~~ >>> t = Spring() >>> t.__dict__ {} ~~~ 又跟前面一樣。雖然建立了實例，但是在實例的`__dict__`中沒有方法。接下來，執行： ~~~ >>> t.tree("xiangzhangshu") 'xiangzhangshu' ~~~ 在[類(3)](https://github.com/qiwsir/StarterLearningPython/blob/master/208.md)中有一部分內容闡述“數據流轉”，其中有一張圖，其中非常明確顯示出，當用上面方式執行方法的時候，實例`t`與`self`建立了對應關系，兩者是一個外一個內。在方法中`self.x = x`，將x的值給了self.x，也就是實例應該擁有了這么一個屬性。 ~~~ >>> t.__dict__ {'x': 'xiangzhangshu'} ~~~ 果然如此。這也印證了實例`t`和`self`的關系，即實例方法(`t.tree('xiangzhangshu')`)的第一個參數(self，但沒有寫出來)綁定實例t，透過self.x來設定值，即給`t.__dict__`添加屬性值。換一個角度： ~~~ >>> class Spring(object): ... def tree(self, x): ... return x ... ~~~ 這回方法中沒有將x賦值給self的屬性，而是直接return，結果是： ~~~ >>> s = Spring() >>> s.tree("liushu") 'liushu' >>> s.__dict__ {} ~~~ 是不是理解更深入了？現在需要對python中一個觀點：“一切皆對象”，再深入領悟。以上不管是類還是的實例的屬性和方法，都是符合`object.attribute`格式，并且屬性類似。當你看到這里的時候，要么明白了類和實例的`__dict__`的特點，要么就糊涂了。糊涂也不要緊，再將上面的重復一遍，特別是自己要敲一敲有關代碼。（建議一個最好的方法：用兩個顯示器，一個顯示器看本教程，另外一個顯示器敲代碼。事半功倍的效果。）需要說明，我們對`__dict__`的探討還留有一個尾巴：屬性搜索路徑。這個留在后面講述。不管是類還是實例，其屬性都能隨意增加。這點在有時候不是一件好事情，或許在某些時候你不希望別人增加屬性。有辦法嗎？當然有，請繼續學習。 ## [](https://github.com/qiwsir/StarterLearningPython/blob/master/212.md#__slots__)`__slots__` 首先聲明，`__slots__`能夠限制屬性的定義，但是這不是它存在終極目標，它存在的終極目標更應該是一個在編程中非常重要的方面：**優化內存使用。** ~~~ >>> class Spring(object): ... __slots__ = ("tree", "flower") ... >>> dir(Spring) ['__class__', '__delattr__', '__doc__', '__format__', '__getattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__slots__', '__str__', '__subclasshook__', 'flower', 'tree'] ~~~ 仔細看看`dir()`的結果，還有`__dict__`屬性嗎？沒有了，的確沒有了。也就是說`__slots__`把`__dict__`擠出去了，它進入了類的屬性。 ~~~ >>> Spring.__slots__ ('tree', 'flower') ~~~ 這里可以看出，類Spring有且僅有兩個屬性。 ~~~ >>> t = Spring() >>> t.__slots__ ('tree', 'flower') ~~~ 實例化之后，實例的`__slots__`與類的完全一樣，這跟前面的`__dict__`大不一樣了。 ~~~ >>> Spring.tree = "liushu" ~~~ 通過類，先賦予一個屬性值。然后，檢驗一下實例能否修改這個屬性： ~~~ >>> t.tree = "guangyulan" Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'Spring' object attribute 'tree' is read-only ~~~ 看來，我們的意圖不能達成，報錯信息中顯示，`tree`這個屬性是只讀的，不能修改了。 ~~~ >>> t.tree 'liushu' ~~~ 因為前面已經通過類給這個屬性賦值了。不能用實例屬性來修改。只能： ~~~ >>> Spring.tree = "guangyulan" >>> t.tree 'guangyulan' ~~~ 用類屬性修改。但是對于沒有用類屬性賦值的，可以通過實例屬性： ~~~ >>> t.flower = "haitanghua" >>> t.flower 'haitanghua' ~~~ 但此時： ~~~ >>> Spring.flower <member 'flower' of 'Spring' objects> ~~~ 實例屬性的值并沒有傳回到類屬性，你也可以理解為新建立了一個同名的實例屬性。如果再給類屬性賦值，那么就會這樣了： ~~~ >>> Spring.flower = "ziteng" >>> t.flower 'ziteng' ~~~ 當然，此時在給`t.flower`重新賦值，就會爆出跟前面一樣的錯誤了。 ~~~ >>> t.water = "green" Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'Spring' object has no attribute 'water' ~~~ 這里試圖給實例新增一個屬性，也失敗了。看來`__slots__`已經把實例屬性牢牢地管控了起來，但更本質是的是優化了內存。誠然，這種優化會在大量的實例時候顯出效果。