python方法對象 類和實例變量

通常,方法在綁定後立即被調用:

在 MyClass 示例中,這將返回字符串 'hello world'。 但是,立即調用一個方法並不是必須的: x.f 是一個方法對象,它可以被保存起來以後再調用。 例如:

while True:
    print(xf())

將繼續打印 hello world,直到結束。

當一個方法被調用時到底發生了什麼? 你可能已經注意到上面調用 x.f() 時並沒有帶參數,雖然 f() 的函數定義指定了一個參數。 這個參數發生了什麼事? 當不帶參數地調用一個需要參數的函數時 Python肯定會引發異常 --- 即使參數實際未被使用...

實際上,你可能已經猜到了答案:方法的特殊之處就在於實例對象會作爲函數的第一個參數被傳入。 在我們的示例中,調用 x.f() 其實就相當於 MyClass.f(x)。 總之,調用一個具有 n 個參數的方法就相當於調用再多一個參數的對應函數,這個參數值爲方法所屬實例對象,位置在其他參數之前。

如果你仍然無法理解方法的運作原理,那麼查看實現細節可能會澄清問題。 當一個實例的非數據屬性被引用時,將搜索實例所屬的類。 如果名稱表示一個屬於函數對象的有效類屬性,會通過合併打包(指向)實例對象和函數對象到一個抽象對象中的方式來創建一個方法對象:這個抽象對象就是方法對象。 當附帶參數列表調用方法對象時,將基於實例對象和參數列表構建一個新的參數列表,並使用這個新參數列表調用相應的函數對象。

類和實例變量

一般來說,實例變量用於每個實例的唯一數據,而類變量用於類的所有實例共享的屬性和方法:


    kind = 'canine'         # class variable shared by all instances

    def __init__(self, name):
        self.name = name    # instance variable unique to each instance

>>> d = Dog('Fido')
>>> e = Dog('Buddy')
>>> d.kind                  # shared by all dogs
'canine'
>>> e.kind                  # shared by all dogs
'canine'
>>> d.name                  # unique to d
'Fido'
>>> e.name                  # unique to e
'Buddy'

正如 名稱和對象 中已討論過的,共享數據可能在涉及 mutable 對象例如列表和字典的時候導致令人驚訝的結果。 例如以下代碼中的 tricks 列表不應該被用作python類變量,因爲所有的 Dog 實例將只共享一個單獨的列表:


    tricks = []             # mistaken use of a class variable

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def add_trick(self, trick):
        self.tricks.append(trick)

>>> d = Dog('Fido')
>>> e = Dog('Buddy')
>>> d.add_trick('roll over')
>>> e.add_trick('play dead')
>>> d.tricks                # unexpectedly shared by all dogs
['roll over', 'play dead']

正確的類設計應該使用實例變量:


    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.tricks = []    # creates a new empty list for each dog

    def add_trick(self, trick):
        self.tricks.append(trick)

>>> d = Dog('Fido')
>>> e = Dog('Buddy')
>>> d.add_trick('roll over')
>>> e.add_trick('play dead')
>>> d.tricks
['roll over']
>>> e.tricks
['play dead']

補充說明

數據屬性會覆蓋掉具有相同名稱的方法屬性;爲了避免會在大型程序中導致難以發現的錯誤的意外名稱衝突,明智的做法是使用某種約定來最小化衝突的發生機率。 可能的約定包括方法名稱使用大寫字母,屬性名稱加上獨特的短字符串前綴(或許只加一個下劃線),或者是用動詞來命名方法,而用名詞來命名數據屬性。

數據屬性可以被方法以及一個對象的普通用戶(“客戶端”)所引用。 換句話說,類不能用於實現純抽象數據類型。 實際上,在 Python 中沒有任何東西能強制隱藏數據 --- 它是完全基於約定的。 (而在另一方面,用 C 語言編寫的 Python 實現則可以完全隱藏實現細節,並在必要時控制對象的訪問;此特性可以通過用 C 編寫 Python 擴展來使用。)

客戶端應當謹慎地使用數據屬性 --- 客戶端可能通過直接操作數據屬性的方式破壞由方法所維護的固定變量。 請注意客戶端可以向一個實例對象添加他們自己的數據屬性而不會影響方法的可用性,只要保證避免名稱衝突 --- 再次提醒,在此使用命名約定可以省去許多令人頭痛的麻煩。

在方法內部引用數據屬性(或其他方法!)並沒有簡便方式。 我發現這實際上提升了方法的可讀性:當瀏覽一個方法代碼時,不會存在混淆局部變量和實例變量的機會。

方法的第一個參數常常被命名爲 self。 這也不過就是一個約定: self 這一名稱在 Python 中絕對沒有特殊含義。 但是要注意,不遵循此約定會使得你的代碼對其他 Python 程序員來說缺乏可讀性,而且也可以想像一個 類瀏覽器 程序的編寫可能會依賴於這樣的約定。

任何一個作爲類屬性的函數都爲該類的實例定義了一個相應方法。 函數定義的文本並非必須包含於類定義之內:將一個函數對象賦值給一個局部變量也是可以的。 例如:

def f1(self, x, y):
    return min(x, x+y)

class C:
    f = f1

    def g(self):
        return 'hello world'

    h = g

現在 f, g 和 h 都是 C 類的引用函數對象的屬性,因而它們就都是 C 的實例的方法 --- 其中 h 完全等同於 g。 但請注意,本示例的做法通常只會令程序的閱讀者感到迷惑。

方法可以通過使用 self 參數的方法屬性調用其他方法:

    def __init__(self):
        self.data = []

    def add(self, x):
        self.data.append(x)

    def addtwice(self, x):
        self.add(x)
        self.add(x)

方法可以通過與普通函數相同的方式引用全局名稱。 與方法相關聯的全局作用域就是包含其定義的模塊。 (類永遠不會被作爲全局作用域。) 雖然我們很少會有充分的理由在方法中使用全局作用域,但全局作用域存在許多合法的使用場景:舉個例子,導入到全局作用域的函數和模塊可以被方法所使用,在其中定義的函數和類也一樣。 通常,包含該方法的類本身是在全局作用域中定義的,而在下一節中我們將會發現爲何方法需要引用其所屬類的很好的理由。

每個值都是一個對象,因此具有 類 (也稱爲 類型),並存儲爲 object.__class__ 。

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