• 面向对象编程(二)


    使用__slots__

    正常情况下,当我们定义了一个class,创建了一个class的实例后,我们可以给该实例绑定任何属性和方法,这就是动态语言的灵活性。先定义class:

    class Student(object):
        pass
    

    然后,尝试给实例绑定一个属性:

    >>> s = Student()
    >>> s.name = 'Michael' # 动态给实例绑定一个属性
    >>> print(s.name)
    Michael
    

    还可以尝试给实例绑定一个方法:

    >>> def set_age(self, age): # 定义一个函数作为实例方法
    ...     self.age = age
    ...
    >>> from types import MethodType
    >>> s.set_age = MethodType(set_age, s) # 给实例绑定一个方法
    >>> s.set_age(25) # 调用实例方法
    >>> s.age # 测试结果
    25
    

    但是,给一个实例绑定的方法,对另一个实例是不起作用的:

    >>> s2 = Student() # 创建新的实例
    >>> s2.set_age(25) # 尝试调用方法
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: 'Student' object has no attribute 'set_age'
    

    为了给所有实例都绑定方法,可以给class绑定方法:

    >>> def set_score(self, score):
    ...     self.score = score
    ...
    >>> Student.set_score = set_score
    

    给class绑定方法后,所有实例均可调用:

    >>> s.set_score(100)
    >>> s.score
    100
    >>> s2.set_score(99)
    >>> s2.score
    99
    

    通常情况下,上面的set_score方法可以直接定义在class中,但动态绑定允许我们在程序运行的过程中动态给class加上功能,这在静态语言中很难实现。

    使用__slots__

    但是,如果我们想要限制实例的属性怎么办?比如,只允许对Student实例添加name和age属性。
    为了达到限制的目的,Python允许在定义class的时候,定义一个特殊的__slots__变量,来限制该class实例能添加的属性:

    class Student(object):
        __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称
    

    然后,我们试试:

    >>> s = Student() # 创建新的实例
    >>> s.name = 'Michael' # 绑定属性'name'
    >>> s.age = 25 # 绑定属性'age'
    >>> s.score = 99 # 绑定属性'score'
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'
    

    由于'score'没有被放到__slots__中,所以不能绑定score属性,试图绑定score将得到AttributeError的错误。
    使用__slots__要注意,__slots__定义的属性仅对当前类实例起作用,对继承的子类是不起作用的:

    >>> class GraduateStudent(Student):
    ...     pass
    ...
    >>> g = GraduateStudent()
    >>> g.score = 9999
    

    除非在子类中也定义__slots__,这样,子类实例允许定义的属性就是自身的__slots__加上父类的__slots__。

    使用@property

    在绑定属性时,如果我们直接把属性暴露出去,虽然写起来很简单,但是,没办法检查参数,导致可以把成绩随便改:

    s = Student()
    s.score = 9999
    

    这显然不合逻辑。为了限制score的范围,可以通过一个set_score()方法来设置成绩,再通过一个get_score()来获取成绩,这样,在set_score()方法里,就可以检查参数:

    class Student(object):
    
        def get_score(self):
             return self._score
    
        def set_score(self, value):
            if not isinstance(value, int):
                raise ValueError('score must be an integer!')
            if value < 0 or value > 100:
                raise ValueError('score must between 0 ~ 100!')
            self._score = value
    

    现在,对任意的Student实例进行操作,就不能随心所欲地设置score了:

    >>> s = Student()
    >>> s.set_score(60) # ok!
    >>> s.get_score()
    60
    >>> s.set_score(9999)
    Traceback (most recent call last):
      ...
    ValueError: score must between 0 ~ 100!
    

    但是,上面的调用方法又略显复杂,没有直接用属性这么直接简单。
    有没有既能检查参数,又可以用类似属性这样简单的方式来访问类的变量呢?对于追求完美的Python程序员来说,这是必须要做到的!
    还记得装饰器(decorator)可以给函数动态加上功能吗?对于类的方法,装饰器一样起作用。Python内置的@property装饰器就是负责把一个方法变成属性调用的:

    class Student(object):
    
        @property
        def score(self):
            return self._score
    
        @score.setter
        def score(self, value):
            if not isinstance(value, int):
                raise ValueError('score must be an integer!')
            if value < 0 or value > 100:
                raise ValueError('score must between 0 ~ 100!')
            self._score = value
    

    @property的实现比较复杂,我们先考察如何使用。把一个getter方法变成属性,只需要加上@property就可以了,此时,@property本身又创建了另一个装饰器@score.setter,负责把一个setter方法变成属性赋值,于是,我们就拥有一个可控的属性操作:

    >>> s = Student()
    >>> s.score = 60 # OK,实际转化为s.set_score(60)
    >>> s.score # OK,实际转化为s.get_score()
    60
    >>> s.score = 9999
    Traceback (most recent call last):
      ...
    ValueError: score must between 0 ~ 100!
    

    注意到这个神奇的@property,我们在对实例属性操作的时候,就知道该属性很可能不是直接暴露的,而是通过getter和setter方法来实现的。
    还可以定义只读属性,只定义getter方法,不定义setter方法就是一个只读属性:

    class Student(object):
    
        @property
        def birth(self):
            return self._birth
    
        @birth.setter
        def birth(self, value):
            self._birth = value
    
        @property
        def age(self):
            return 2015 - self._birth
    

    上面的birth是可读写属性,而age就是一个只读属性,因为age可以根据birth和当前时间计算出来。
    小结
    @property广泛应用在类的定义中,可以让调用者写出简短的代码,同时保证对参数进行必要的检查,这样,程序运行时就减少了出错的可能性。

    我唯一的害怕,是你们已经不相信了——不相信规则能战胜潜规则,不相信学场有别于官场,不相信学术不等于权术,不相信风骨远胜于媚骨,在这个怀疑的时代,我们仍然要有信仰,信仰努力而不是运气,这个世界虽然不够纯洁,但我仍然相信它还不能埋没真正有才华的人
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