背景
今天在B站上学习“零基础入门学习Python”这门课程的第46讲“魔法方法:描述符”,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:
- 先定义一个温度类,然后定义两个描述符类用于描述摄氏度和华氏度两个属性。
- 要求两个属性会自动进行转换,也就是说你可以给摄氏度这个属性赋值,然后打印的华氏度属性是自动转化后的结果。
- 华氏度与摄氏度的转换关系:
1 Fahrenheit = 1 Celsius*1.8 + 32
技术分析
为了解决这个问题,我们首先回顾__dict__
属性,以及__get__
,__set__
,__delete__
魔法方法,然后总结描述符这个 Python 语言特有的语法结构,最后写代码完成要求的任务。
1. __dict__
属性
class Test(object):
cls_val = 1
def __init__(self):
self.ins_val = 10
t = Test()
print(Test.__dict__)
# {'__module__': '__main__', 'cls_val': 1, '__init__': <function Test.__init__ at 0x000000EBCB65F598>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Test' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Test' objects>, '__doc__': None}
print(t.__dict__)
# {'ins_val': 10}
根据 Python 的语法结构,t
为实例对象,Test
为类对象。其对应的属性ins_val
和cls_val
称为实例属性和类属性。实例t
的属性并不包含cls_val
,cls_val
是属于类Test
的。
t.cls_val = 20
print(Test.__dict__)
# {'__module__': '__main__', 'cls_val': 1, '__init__': <function Test.__init__ at 0x000000CB7EB5F598>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Test' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Test' objects>, '__doc__': None}
print(t.__dict__)
# {'ins_val': 10, 'cls_val': 20}
可见,更改实例t
的属性cls_val
,只是新增了该属性,并不影响类Test
的属性cls_val
。
Test.cls_val = 30
print(Test.__dict__)
# {'__module__': '__main__', 'cls_val': 30, '__init__': <function Test.__init__ at 0x000000DAB2BFC048>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Test' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Test' objects>, '__doc__': None}
print(t.__dict__)
# {'ins_val': 10, 'cls_val': 20}
可见,更改了类Test
的属性cls_val
的值,由于事先增加了实例t
的cls_val
属性,因此不会改变实例的cls_val
值。
2. __get__()
,__set__()
,__delete__()
魔法方法
__get__(self, instance, owner)
__set__(self, instance, value)
__del__(self, instance)
class Desc(object):
def __get__(self, instance, owner):
print("__get__...")
print("self:", self)
print("instance: ", instance)
print("owner: ", owner)
def __set__(self, instance, value):
print('__set__...')
print("self:", self)
print("instance:", instance)
print("value:", value)
class TestDesc(object):
x = Desc()
t = TestDesc()
t.x
# __get__...
# self: <__main__.Desc object at 0x0000009C9B980198>
# instance: <__main__.TestDesc object at 0x0000009C9B9801D0>
# owner: <class '__main__.TestDesc'>
可以看到,实例化类TestDesc
后,调用对象t
访问其属性x
,会自动调用类Desc
的__get__
方法,由输出信息可以看出:
self
:Desc
的实例对象,其实就是TestDesc
的属性x
instance
:TestDesc
的实例对象,其实就是t
owner
: 即谁拥有这些东西,当然是TestDesc
这个类,它是最高统治者,其他的一些都是包含在它的内部或者由它生出来的
3. 描述符的定义
某个类,只要是内部定义了方法__get__
,__set__
,__delete__
中的一个或多个,就可以称为描述符。Desc
类就是一个描述符(描述符是一个类)。
- 问题1. 为什么访问
t.x
的时候,会直接去调用描述符的__get__()
方法呢?
t
为实例对象,访问t.x
时,根据常规顺序。
首先,访问Owner
的__getattribute__()
方法(其实就是 TestDesc.__getattribute__()
),访问实例属性,发现没有,然后去访问父类!
其次,判断属性x
为一个描述符,此时,它就会做一些变动了,将TestDesc.x
转化为TestDesc.__dict__['x'].__get__(None, TestDesc)
来访问。
最后,进入类Desc
的__get__()
方法,进行相应的操作。
- 问题2. 从上面代码我们看到了,描述符的对象
x
其实是类TestDesc
的类属性,那么可不可以把它变成实例属性呢?
class Desc(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
def __get__(self, instance, owner):
print("__get__...")
print('name = ', self.name)
class TestDesc(object):
x = Desc('x')
def __init__(self):
self.y = Desc('y')
t = TestDesc()
t.x
t.y
# __get__...
# name = x
咦,为啥没打印 t.y
的信息呢?
因为调用 t.y
时刻,首先会去调用TestDesc
(即Owner
)的 __getattribute__()
方法,该方法将 t.y
转化为TestDesc.__dict__['y'].__get__(t, TestDesc)
,但是呢,实际上 TestDesc
并没有y
这个属性,y
是属于实例对象的,所以,只能忽略了。
- 问题3. 如果 类属性的描述符对象 和 实例属性描述符的对象 同名时,咋整?
class Desc(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
print("__init__(): name = ", self.name)
def __get__(self, instance, owner):
print("__get__() ...")
return self.name
def __set__(self, instance, value):
self.value = value
class TestDesc(object):
_x = Desc('x')
def __init__(self, x):
self._x = x
t = TestDesc(10)
t._x
# __init__(): name = x
# __get__() ...
不对啊,按照惯例,t._x
会去调用 __getattribute__()
方法,然后找到了 实例t
的 _x
属性就结束了,为啥还去调用了描述符的 __get__()
方法呢?
这就牵扯到了一个查找顺序问题:当 Python 解释器发现实例对象的字典中,有与描述符同名的属性时,描述符优先,会覆盖掉实例属性。
我们再将代码改进一下, 删除 __set__()
方法试试看会发生什么情况?
class Desc(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
print("__init__(): name = ", self.name)
def __get__(self, instance, owner):
print("__get__() ...")
return self.name
class TestDesc(object):
_x = Desc('x')
def __init__(self, x):
self._x = x
t = TestDesc(10)
print(t._x)
# __init__(): name = x
# 10
可见,一个类,如果只定义了 __get__()
方法,而没有定义 __set__()
, __delete__()
方法,则认为是非数据描述符;反之,则成为数据描述符。非数据描述符,优先级低于实例属性。
- 问题4. 天天提属性查询优先级,就不能总结一下吗?
① __getattribute__()
, 无条件调用
② 数据描述符
③ 实例对象的字典
④ 类的字典
⑤ 非数据描述符
⑥ 父类的字典
⑦ __getattr__()
方法
代码实现
class Celsius:
def __init__(self, value=26.6):
self.value = value
def __get__(self, instance, owner):
return self.value
def __set__(self, instance, value):
self.value = float(value)
class Fahrenheit:
def __get__(self, instance, owner):
return instance.cel * 1.8 + 32
def __set__(self, instance, value):
instance.cel = (float(value) - 32) / 1.8
class Temperature:
cel = Celsius()
fah = Fahrenheit()
temp = Temperature()
print(temp.cel) # 26.6
print(temp.fah) # 79.88
temp.cel = 30
print(temp.cel) # 30
print(temp.fah) # 86.0
temp.fah = 79.88
print(temp.cel) # 26.599999999999998
print(temp.fah) # 79.88
总结
通过以上的介绍我们了解了 Python 中描述符的定义,以及属性调用的优先级。由于Python魔法方法非常复杂需要下很大的功夫才能把这块搞明白。今天就到这里吧,See you!
参考文献
- https://www.runoob.com/python3/python3-tutorial.html
- https://www.bilibili.com/video/av4050443
- http://c.biancheng.net/view/2371.html
- https://www.cnblogs.com/seablog/p/7173107.html
- https://www.cnblogs.com/Jimmy1988/p/6808237.html
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