技术图文:Python魔法方法之属性访问详解

背景

今天在B站学习“零基础入门学习 Python”中的第45节“魔法方法:属性访问”,这也是我们组织的 Python基础刻意练习活动 的学习任务,其中有这样的一个题目。

练习要求

  • 写一个矩形类,默认有宽和高两个属性。
  • 如果为一个叫square的属性赋值赋值,那么说明这是一个正方形,值就是正方形的边长,此时宽和高都应该等于边长。

技术分析

我们先来看看有关于属性的四个魔法方法:

  • __getattr__(self, name): 定义当用户试图获取一个不存在的属性时的行为。
  • __getattribute__(self, name):定义当该类的属性被访问时的行为(先调用该方法,查看是否存在该属性,若不存在,接着去调用__getattr__)。
  • __setattr__(self, name, value):定义当一个属性被设置时的行为。
  • __delattr__(self, name):定义当一个属性被删除时的行为。
class Test:
    def __getattr__(self, name):
        print('__getattr__')

    def __getattribute__(self, name):
        print('__getattribute__')

    def __setattr__(self, name, value):
        print('__setattr__')

    def __delattr__(self, name):
        print('__delattr__')


t = Test()
t.x

# __getattribute__

如上述代码所示,x并不是Test实例对象t的一个属性,首先去调用 __getattribute__() 方法,得知该属性并不属于该实例对象。但是,按照常理,t.x应该打印 __getattribute____getattr__,但实际情况并非如此,为什么呢?

实例对象属性寻找的顺序如下:

① 首先访问 __getattribute__() 魔法方法(隐含默认调用,无论何种情况,均会调用此方法)。

② 接着,去t.__dict__中查找是否具备该属性。

③ 若在 t.__dict__ 中找不到对应的属性, 则去t.__class__.__dict__中寻找。

④ 若在实例的类中也找不到该属性,则去父类中寻找,即 t.__class__.__bases__.__dict__中寻找

⑤ 若以上均无法找到,则会调用 __getattr__ 方法,执行内部的命令(若未重载 __getattr__ 方法,则直接报错:AttributeError)

以上几个流程,即完成了属性的寻找。

但是,以上的说法,并不能解释为什么执行 t.x 时,不打印 __getattr__ 啊?

问题就出在了步骤的第④步,因为,一旦重载了 __getattribute__() 方法,如果找不到属性,则必须要手动加入第④步,否则无法进入到 第⑤步 (__getattr__)的。

验证一下以上说法是否正确:

方法一:采用 object(所有类的基类)

class Test:
    def __getattr__(self, name):
        print('__getattr__')

    def __getattribute__(self, name):
        print('__getattribute__')
        object.__getattribute__(self, name)

    def __setattr__(self, name, value):
        print('__setattr__')

    def __delattr__(self, name):
        print('__delattr__')


t = Test()
t.x

# __getattribute__
# __getattr__

方法二:采用 super() 方法

class Test:
    def __getattr__(self, name):
        print('__getattr__')

    def __getattribute__(self, name):
        print('__getattribute__')
        super().__getattribute__(name)

    def __setattr__(self, name, value):
        print('__setattr__')

    def __delattr__(self, name):
        print('__delattr__')


t = Test()
t.x

# __getattribute__
# __getattr__

以上介绍完毕,那么 __setattr____delattr__ 方法相对简单多了:

class Test:
    def __getattr__(self, name):
        print('__getattr__')

    def __getattribute__(self, name):
        print('__getattribute__')
        object.__getattribute__(self, name)

    def __setattr__(self, name, value):
        print('__setattr__')

    def __delattr__(self, name):
        print('__delattr__')


t = Test()
t.x = 1

# __setattr__

del t.x

# __delattr__

对了,再补充一点哈!

class Test:
    def __init__(self):
        self.count = 0

    def __setattr__(self, name, value):
        print('__setattr__')
        self.count += 1


t = Test()

# AttributeError: 'Test' object has no attribute 'count'

看报错信息很容易明白,这是因为:

__init__()时,给内部属性 self.count进行了赋值;

② 赋值默认调用 __setattr__() 方法

③ 当调用 __setattr__()方法时,首先打印 __setattr__字符串,而后执行 self.cout += 1操作

④ 当执行 self.cout + 1 操作时,将会去寻找 count 这个属性,然而,由于此时 __init__尚未完成,并不存在 count这个属性,因此导致 AttributeError 错误。

那么该如何更改呢?可以这样的:

class Test:
    def __init__(self):
        self.count = 0

    def __setattr__(self, name, value):
        print('__setattr__')
        super().__setattr__(name, value + 1)


t = Test()
print(t.count)

# __setattr__
# 1

以上代码虽然解决了报错的问题,深入体会一下,你会发现,采用此方法只是给 基类object增加了一个属性 count,而并不是实例的属性,因此,以上这种写法避免使用。

另外,再次将代码改进一下,如下:

class Test:
    def __setattr__(self, name, value):
        self.name = value


t = Test()
t.x = 'lsgo'

# RecursionError: maximum recursion depth exceeded

当我们给 t.x 赋值时,调用了 __setattr__()方法,进入该方法。该方法中,又来了一次赋值(self.name = value),又会去调用 __setattr__() 方法,持续这个死循环。

所以,我们只好改变上述的问题了:

class Test:
    def __setattr__(self, name, value):
        print('__setattr__() been called')
        super().__setattr__(name, value)


t = Test()
t.x = 'lsgo'

# __setattr__() been called

print(t.x)

# lsgo

代码实现

上面详细介绍了关于属性的四个魔法方法,下面我们来看实现要求的具体代码:

class Rectangle:
    def __init__(self, width=0, height=0):
        self.width = width
        self.height = height

    def __setattr__(self, key, value):
        if key == 'square':
            self.width = value
            self.height = value
        else:
            super().__setattr__(key, value)

    def getArea(self):
        return float(self.width) * float(self.height)


r = Rectangle(4, 5)
print(r.getArea())  # 20.0
r.square = 10
print(r.__dict__)  # {'width': 10, 'height': 10}
print(r.getArea())  # 100.0

总结

魔法方法是 Python 面向对象编程中最核心的内容,需要花费一定的精力才能将其掌握,参加 Python基础刻意练习的小伙伴们加油! See You!


参考文献

  • https://www.bilibili.com/video/av4050443/?p=46
  • https://www.runoob.com/python3/python3-tutorial.html
  • https://www.cnblogs.com/Jimmy1988/p/6804095.html

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