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在 Python開發(fā)中，對于一個對象的屬性訪問，我們一般采用的是點(.) 屬性運算符進(jìn)行操作。例如，有一個類實例對象 foo ，它有一個 name 屬性，那便可以使用 foo.name 對此屬性進(jìn)行訪問。一般而言，點(.) 屬性運算符比較直觀，也是我們經(jīng)常碰到的一種屬性訪問方式。然而，在點 (.) 屬性運算符的背后卻是別有洞天，值得我們對對象的屬性訪問進(jìn)行探討。

　　在進(jìn)行對象屬性訪問的分析之前，我們需要先了解一下對象怎么表示其屬性。為了便于說明，本文以新式類為例。有關(guān)新式類和舊式類的區(qū)別，大家可以查看Python 官方文檔。

　　對象的屬性

　　Python 中， “ 一切皆對象 ” 。我們可以給對象設(shè)置各種屬性。先來看一個簡單的例子：

　　class Animal(object):

　　run = True

　　class Dog(Animal):

　　fly = False

　　def __init__(self, age):

　　self.age = age

　　def sound(self):

　　return "wang wang~"

　　上面的例子中，我們定義了兩個類。類 Animal 定義了一個屬性 run ；類 Dog 繼承自 Animal ，定義了一個屬性 fly 和兩個函數(shù)。接下來，我們實例化一個對象。對象的屬性可以從特殊屬性 __dict__ 中查看。

　　# 實例化一個對象 dog>>> dog = Dog(1)# 查看 dog 對象的屬性 >>> dog.__dict__

　　{'age': 1}# 查看類 Dog 的屬性 >>> Dog.__dict__

　　dict_proxy({'__doc__': None,

　　'__init__':,

　　'__module__': '__main__',

　　'fly': False,

　　'sound':})# 查看類 Animal 的屬性 >>> Animal.__dict__

　　dict_proxy({'__dict__':,

　　'__doc__': None,

　　'__module__': '__main__',

　　'__weakref__':,

　　'run': True})

　　由上面的例子可以看出：屬性在哪個對象上定義，便會出現(xiàn)在哪個對象的 __dict__ 中。例如：

　　· 類 Animal 定義了一個屬性 run ，那這個 run 屬性便只會出現(xiàn)在類 Animal 的 __dict__ 中，而不會出現(xiàn)在其子類中。

　　· 類 Dog 定義了一個屬性 fly 和兩個函數(shù)，那這些屬性和方法便會出現(xiàn)在類 Dog 的 __dict__ 中，同時它們也不會出現(xiàn)在實例的__dict__ 中。

　　· 實例對象 dog 的 __dict__ 中只出現(xiàn)了一個屬性 age ，這是在初始化實例對象的時候添加的，它沒有父類的屬性和方法。

　　· 由此可知： Python 中對象的屬性具有 “ 層次性 ” ，屬性在哪個對象上定義，便會出現(xiàn)在哪個對象的__dict__ 中。

　　在這里我們首先了解的是屬性值會存儲在對象的 __dict__ 中，查找也會在對象的 __dict__ 中進(jìn)行查找的。至于Python 對象進(jìn)行屬性訪問時，會按照怎樣的規(guī)則來查找屬性值呢？這個問題在后文中進(jìn)行討論。

　　對象屬性訪問與特殊方法 __getattribute__

　　正如前面所述，Python 的屬性訪問方式很直觀，使用點屬性運算符。在新式類中，對對象屬性的訪問，都會調(diào)用特殊方法__getattribute__ 。 __getattribute__ 允許我們在訪問對象屬性時自定義訪問行為，但是使用它特別要小心無限遞歸的問題。

　　還是以上面的情景為例：

　　class Animal(object):

　　run = True

　　class Dog(Animal):

　　fly = False

　　def __init__(self, age):

　　self.age = age

　　# 重寫 __getattribute__ 。需要注意的是重寫的方法中不能

　　# 使用對象的點運算符訪問屬性，否則使用點運算符訪問屬性時，

　　# 會再次調(diào)用 __getattribute__ 。這樣就會陷入無限遞歸。

　　# 可以使用 super() 方法避免這個問題。

　　def __getattribute__(self, key):

　　print "calling __getattribute__\n"

　　return super(Dog, self).__getattribute__(key)

　　def sound(self):

　　return "wang wang~"

　　上面的例子中我們重寫了 __getattribute__ 方法。注意我們使用了 super() 方法來避免無限循環(huán)問題。下面我們實例化一個對象來說明訪問對象屬性時 __getattribute__ 的特性。

　　# 實例化對象 dog>>> dog = Dog(1)# 訪問 dog 對象的 age 屬性

　　>>> dog.age

　　calling __getattribute__1

　　# 訪問 dog 對象的 fly 屬性 >>> dog.fly

　　calling __getattribute__

　　False

　　# 訪問 dog 對象的 run 屬性 >>> dog.run

　　calling __getattribute__

　　True

　　# 訪問 dog 對象的 sound 方法 >>> dog.sound

　　calling __getattribute__

　　由上面的驗證可知， __getattribute__ 是實例對象查找屬性或方法的入口。實例對象訪問屬性或方法時都需要調(diào)用到__getattribute__ ，之后才會根據(jù)一定的規(guī)則在各個 __dict__ 中查找相應(yīng)的屬性值或方法對象，若沒有找到則會調(diào)用__getattr__ （后面會介紹到）。 __getattribute__ 是Python 中的一個內(nèi)置方法，關(guān)于其底層實現(xiàn)可以查看相關(guān)官方文檔，后面將要介紹的屬性訪問規(guī)則就是依賴于 __getattribute__ 的。

　　對象屬性控制

　　在繼續(xù)介紹后面相關(guān)內(nèi)容之前，讓我們先來了解一下Python 中和對象屬性控制相關(guān)的相關(guān)方法。

　　__getattr__(self, name)

　　__getattr__ 可以用來在當(dāng)用戶試圖訪問一個根本不存在（或者暫時不存在）的屬性時，來定義類的行為。前面講到過，當(dāng)__getattribute__ 方法找不到屬性時，最終會調(diào)用 __getattr__ 方法。它可以用于捕捉錯誤的以及靈活地處理AttributeError 。只有當(dāng)試圖訪問不存在的屬性時它才會被調(diào)用。

　　__setattr__(self, name, value)

　　__setattr__ 方法允許你自定義某個屬性的賦值行為，不管這個屬性存在與否，都可以對任意屬性的任何變化都定義自己的規(guī)則。關(guān)于 __setattr__ 有兩點需要說明：第一，使用它時必須小心，不能寫成類似 self.name = "Tom" 這樣的形式，因為這樣的賦值語句會調(diào)用 __setattr__ 方法，這樣會讓其陷入無限遞歸；第二，你必須區(qū)分對象屬性和類屬性這兩個概念。后面的例子中會對此進(jìn)行解釋。

　　__delattr__(self, name)

　　__delattr__ 用于處理刪除屬性時的行為。和 __setattr__ 方法要注意無限遞歸的問題，重寫該方法時不要有類似 del self.name 的寫法。

　　還是以上面的例子進(jìn)行說明，不過在這里我們要重寫三個屬性控制方法。

　　class Animal(object):

　　run = True

　　class Dog(Animal):

　　fly = False

　　def __init__(self, age):

　　self.age = age

　　def __getattr__(self, name):

　　print "calling __getattr__\n"

　　if name == 'adult':

　　return True if self.age >= 2 else False

　　else:

　　raise AttributeError

　　def __setattr__(self, name, value):

　　print "calling __setattr__"

　　super(Dog, self).__setattr__(name, value)

　　def __delattr__(self, name):

　　print "calling __delattr__"

　　super(Dog, self).__delattr__(name)

　　以下進(jìn)行驗證。首先是 __getattr__ :

　　# 創(chuàng)建實例對象 dog>>> dog = Dog(1)

　　calling __setattr__# 檢查一下 dog 和 Dog 的 __dict__>>> dog.__dict__

　　{'age': 1}>>> Dog.__dict__

　　dict_proxy({'__delattr__':,

　　'__doc__': None,

　　'__getattr__':,

　　'__init__':,

　　'__module__': '__main__',

　　'__setattr__':,

　　'fly': False})

　　# 獲取 dog 的 age 屬性 >>> dog.age1# 獲取 dog 的 adult 屬性。 # 由于 __getattribute__ 沒有找到相應(yīng)的屬性，所以調(diào)用 __getattr__ 。 >>> dog.adult

　　calling __getattr__

　　False

　　# 調(diào)用一個不存在的屬性 name ， __getattr__ 捕獲 AttributeError 錯誤 >>> dog.name

　　calling __getattr__

　　Traceback (most recent call last):

　　File "", line 1, in <module>

　　File "", line 10, in __getattr__

　　AttributeError

　　可以看到，屬性訪問時，當(dāng)訪問一個不存在的屬性時觸發(fā) __getattr__ ，它會對訪問行為進(jìn)行控制。接下來是 __setattr__ ：

　　# 給 dog.age 賦值，會調(diào)用 __setattr__ 方法 >>> dog.age = 2

　　calling __setattr__>>> dog.age2

　　# 先調(diào)用 dog.fly 時會返回 False ，這時因為 Dog 類屬性中有 fly 屬性； # 之后再給 dog.fly 賦值，觸發(fā) __setattr__ 方法。 >>> dog.fly

　　False>>> dog.fly = True

　　calling __setattr__

　　# 再次查看 dog.fly 的值以及 dog 和 Dog 的 __dict__;# 可以看出對 dog 對象進(jìn)行賦值，會在 dog 對象的 __dict__ 中添加了一條對象屬性； # 然而， Dog 類屬性沒有發(fā)生變化 # 注意： dog 對象和 Dog 類中都有 fly 屬性，訪問時會選擇哪個呢？ >>> dog.fly

　　True>>> dog.__dict__

　　{'age': 2, 'fly': True}>>> Dog.__dict__

　　dict_proxy({'__delattr__':,

　　'__doc__': None,

　　'__getattr__':,

　　'__init__':,

　　'__module__': '__main__',

　　'__setattr__':,

　　'fly': False})

　　實例對象的 __setattr__ 方法可以定義屬性的賦值行為，不管屬性是否存在。當(dāng)屬性存在時，它會改變其值；當(dāng)屬性不存在時，它會添加一個對象屬性信息到對象的 __dict__ 中，然而這并不改變類的屬性。從上面的例子可以看出來。

　　最后，看一下 __delattr__ ：

　　# 由于上面的例子中我們?yōu)?/span> dog 設(shè)置了 fly 屬性，現(xiàn)在刪除它觸發(fā) __delattr__ 方法 >>> del dog.fly

　　calling __delattr__# 再次查看 dog 對象的 __dict__ ，發(fā)現(xiàn)和 fly 屬性相關(guān)的信息被刪除 >>> dog.__dict__

　　{'age': 2}

　　描述符

　　描述符是Python 2.2 版本中引進(jìn)來的新概念。描述符一般用于實現(xiàn)對象系統(tǒng)的底層功能，包括綁定和非綁定方法、類方法、靜態(tài)方法特特性等。關(guān)于描述符的概念，官方并沒有明確的定義，可以在網(wǎng)上查閱相關(guān)資料。這里我從自己的認(rèn)識談一些想法，如有不當(dāng)之處還請包涵。

　　在前面我們了解了對象屬性訪問和行為控制的一些特殊方法，例如 __getattribute__ 、 __getattr__ 、__setattr__ 、__delattr__ 。以我的理解來看，這些方法應(yīng)當(dāng)具有屬性的" 普適性 " ，可以用于屬性查找、設(shè)置、刪除的一般方法，也就是說所有的屬性都可以使用這些方法實現(xiàn)屬性的查找、設(shè)置、刪除等操作。但是，這并不能很好地實現(xiàn)對某個具體屬性的訪問控制行為。例如，上例中假如要實現(xiàn) dog.age 屬性的類型設(shè)置（只能是整數(shù)），如果單單去修改 __setattr__ 方法滿足它，那這個方法便有可能不能支持其他的屬性設(shè)置。

　　在類中設(shè)置屬性的控制行為不能很好地解決問題，Python 給出的方案是： __getattribute__ 、 __getattr__ 、 __setattr__ 、 __delattr__ 等方法用來實現(xiàn)屬性查找、設(shè)置、刪除的一般邏輯，而對屬性的控制行為就由屬性對象來控制。這里單獨抽離出來一個屬性對象，在屬性對象中定義這個屬性的查找、設(shè)置、刪除行為。這個屬性對象就是描述符。

　　描述符對象一般是作為其他類對象的屬性而存在。在其內(nèi)部定義了三個方法用來實現(xiàn)屬性對象的查找、設(shè)置、刪除行為。這三個方法分別是：

　　· get (self, instance, owner) ：定義當(dāng)試圖取出描述符的值時的行為。

　　· set (self, instance, value) ：定義當(dāng)描述符的值改變時的行為。

　　· delete (self, instance) ：定義當(dāng)描述符的值被刪除時的行為。

　　其中：instance 為把描述符對象作為屬性的對象實例；

　　owner 為 instance 的類對象。

　　以下以官方的一個例子進(jìn)行說明：

　　class RevealAccess(object):

　　def __init__(self, initval=None, name='var'):

　　self.val = initval

　　self.name = name

　　def __get__(self, obj, objtype):

　　print 'Retrieving', self.name

　　return self.val

　　def __set__(self, obj, val):

　　print 'Updating', self.name

　　self.val = val

　　class MyClass(object):

　　x = RevealAccess(10, 'var "x"')

　　y = 5

　　以上定義了兩個類。其中 RevealAccess 類的實例是作為 MyClass 類屬性 x 的值存在的。而且 RevealAccess 類定義了__get__ 、 __set__ 方法，它是一個描述符對象。注意，描述符對象的 __get__ 、 __set__ 方法中使用了諸如 self.val 和self.val = val 等語句，這些語句會調(diào)用 __getattribute__ 、 __setattr__ 等方法，這也說明了__getattribute__ 、__setattr__ 等方法在控制訪問對象屬性上的一般性（一般性是指對于所有屬性它們的控制行為一致），以及 __get__ 、 __set__ 等方法在控制訪問對象屬性上的特殊性（特殊性是指它針對某個特定屬性可以定義不同的行為）。

　　以下進(jìn)行驗證：

　　# 創(chuàng)建 Myclass 類的實例 m>>> m = MyClass()

　　# 查看 m 和 MyClass 的 __dict__>>> m.__dict__

　　{}>>> MyClass.__dict__

　　dict_proxy({'__dict__':,

　　'__doc__': None,

　　'__module__': '__main__',

　　'__weakref__':,

　　'x':<__main__.revealaccess at="" 0x5130080="">,

　　'y': 5})

　　# 訪問 m.x 。會先觸發(fā) __getattribute__ 方法 # 由于 x 屬性的值是一個描述符，會觸發(fā)它的 __get__ 方法 >>> m.x

　　Retrieving var "x"10

　　# 設(shè)置 m.x 的值。對描述符進(jìn)行賦值，會觸發(fā)它的 __set__ 方法 # 在 __set__ 方法中還會觸發(fā) __setattr__ 方法（ self.val = val ） >>> m.x = 20

　　Updating var "x"

　　# 再次訪問 m.x>>> m.x

　　Retrieving var "x"20

　　# 查看 m 和 MyClass 的 __dict__ ，發(fā)現(xiàn)這與對描述符賦值之前一樣。 # 這一點與一般屬性的賦值不同，可參考上述的 __setattr__ 方法。 # 之所以前后沒有發(fā)生變化，是因為變化體現(xiàn)在描述符對象上， # 而不是實例對象 m 和類 MyClass 上。 >>> m.__dict__

　　{}>>> MyClass.__dict__

　　dict_proxy({'__dict__':,

　　'__doc__': None,

　　'__module__': '__main__',

　　'__weakref__':,

　　'x':<__main__.revealaccess at="" 0x5130080="">,

　　'y': 5})

　　上面的例子對描述符進(jìn)行了一定的解釋，不過對描述符還需要更進(jìn)一步的探討和分析，這個工作先留待以后繼續(xù)進(jìn)行。

　　最后，還需要注意一點：描述符有數(shù)據(jù)描述符和非數(shù)據(jù)描述符之分。

　　· 只要至少實現(xiàn) __get__ 、 __set__ 、 __delete__ 方法中的一個就可以認(rèn)為是描述符；

　　· 只實現(xiàn) __get__ 方法的對象是非數(shù)據(jù)描述符，意味著在初始化之后它們只能被讀取；

　　· 同時實現(xiàn) __get__ 和 __set__ 的對象是數(shù)據(jù)描述符，意味著這種屬性是可讀寫的。

　　屬性訪問的優(yōu)先規(guī)則

　　在以上的討論中，我們一直回避著一個問題，那就是屬性訪問時的優(yōu)先規(guī)則。我們了解到，屬性一般都在__dict__ 中存儲，但是在訪問屬性時，在對象屬性、類屬型、基類屬性中以怎樣的規(guī)則來查詢屬性呢？以下對Python 中屬性訪問的規(guī)則進(jìn)行分析。

　　由上述的分析可知，屬性訪問的入口點是 __getattribute__ 方法。它的實現(xiàn)中定義了Python 中屬性訪問的優(yōu)先規(guī)則。 Python 官方文檔中對 __getattribute__ 的底層實現(xiàn)有相關(guān)的介紹，本文暫時只是討論屬性查找的規(guī)則，相關(guān)規(guī)則可見下圖：

Python 屬性查找

　　上圖是查找 b.x 這樣一個屬性的過程。在這里要對此圖進(jìn)行簡單的介紹：

　　1. 查找屬性的第一步是搜索基類列表，即 type(b).__mro__ ，直到找到該屬性的第一個定義，并將該屬性的值賦值給 descr ；

　　2. 判斷 descr 的類型。它的類型可分為數(shù)據(jù)描述符、非數(shù)據(jù)描述符、普通屬性、未找到等類型。若 descr 為數(shù)據(jù)描述符，則調(diào)用 desc.__get__(b, type(b)) ，并將結(jié)果返回，結(jié)束執(zhí)行。否則進(jìn)行下一步；

　　3. 如果 descr 為非數(shù)據(jù)描述符、普通屬性、未找到等類型，則查找實例b 的實例屬性，即 b.__dict__ 。如果找到，則將結(jié)果返回，結(jié)束執(zhí)行。否則進(jìn)行下一步；

　　4. 如果在 b.__dict__ 未找到相關(guān)屬性，則重新回到 descr 值的判斷上。

　　· 若 descr 為非數(shù)據(jù)描述符，則調(diào)用 desc.__get__(b, type(b)) ，并將結(jié)果返回，結(jié)束執(zhí)行；

　　· 若 descr 為普通屬性，直接返回結(jié)果并結(jié)束執(zhí)行；

　　· 若 descr 為空（未找到），則最終拋出 AttributeError 異常，結(jié)束查找。

來源：稀土掘金

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Python學(xué)習(xí)之屬性訪問與描述符詳解

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