一切皆对象——Python面向对象：属性访问的魔法（上）组合的实现

什么是属性

在Python中，简单来说，凡是存在于类里的，不论是数据、方法还是类，都叫做属性。例如我们定义一个类：

classA:

def__init__(self,a):

self.a=a

self.b=1

def__str__(self):

returnstr(

self.a+self.b

)

defadd(self):

returnself.a+self.b

这里，类A有5个属性，分别是两个数值和，两个特殊方法和以及一个普通方法：。注意到这些属性都是属于类A的实例，只能通过实例利用点运算符来访问：

a=A(2)

print(a.a)

# 2

print(a.add)

# >

# 尝试类访问：

print(A.a)

# AttributeError: type object 'A' has no attribute 'a'

通过类是无法访问实例属性的。那么，如何定义类的属性和方法呢？很简单，去掉：

classB:

a=2

defb():

print(B.a)

这里为类定义了两个类的属性和。类的属性的访问由的方式进行：

print(B.a)

# 2

B.b()

# 2

所有类的实例共享同一份类的属性：

b1=B()

b2=B()

print(b1.a)

# 2

B.a=10

print(b2.a)

# 10

可能有人会好奇，能不能通过实例来修改类的属性呢？试一下：

b2.a=5

print(b1.a)

# 10

失败了。为啥呢？因为是给这个实例定义了一个属性它的值为，而不是修改。

组合

在面向对象编程过程中，除去继承（inheritance）之外，另一类比较重要的委托（delegation）方式是组合（composition）。所谓组合，即将一个类的对象（设为类A）做为另一个类（设为类B）的属性使用。这样，可以使用所提供的方法，而不必完全继承。例如：

classB:

defp(self,obj):

print(obj)

# 继承方式：

classA(B):

pass

a=A()

a.p('hi')

# hi

# 组合方式：

classA:

def__init__(self):

self.b=B()

a=A()

a.b.p('hi')

面向对象设计的一大方式是委托，即一个类只负责实现它自己相关的功能，其他功能委托给其他类实现。这样能够更好地拆解问题。委托的方式有两类：组合和继承。它们各有优缺点，都是OO中不可或缺的机制。关于组合和继承，可以这样理解：动物和猫的关系是继承关系，因为猫包含了动物的所有特性；而猫腿、猫尾、猫须等部位和猫的关系就是组合关系，它们是猫的组成部分，分管了猫的不同功能。

（端午和妞妞图片来自微博@回忆专用小马甲，已通知博主，如涉及侵权问题立即删除）知道了组合这种方式，还有一个问题。在上面例子里，想要使用的方法，还需要显式地访问再调用。好像太麻烦了一点，能不能让直接做为的方法来调用呢？例如。这样接口更加统一，使用者也不必关心内部实现机制究竟是Inheritance还是Composition。想要解决这个问题，需要对Python的属性访问机制有个比较深刻的认识。我们都知道属性访问采用点运算符，找不到这个属性就会抛出异常。Python提供了一个机制，允许我们在抛出异常前再尝试调用方法再寻找一次。这个特殊方法接收一个参数作为属性名，并返回该属性。

__getattr__

我们先写一个打印函数来看看它什么时候调用的：

classA:

def__getattr__(self,name):

print('Here')

returnNone

a=A()

# 访问一个不存在的属性

b=a.a

# Here

print(b)

# None

我们看到首先访问一个不存在的属性并没有报错；其次，访问这个属性的过程中调用了方法。所以，我们可以利用来控制我们的属性访问机制，从而实现上面提到的那个问题：

classB:

defp(self,obj):

print(obj)

classA:

def__init__(self):

self.b=B()

def__getattr__(self,name):

returngetattr(self.b,name)

a=A()

a.p('hi')

# hi

这样，组合来的类完美融入了类中。注意到里面用到了一个方法，这个方法和点运算符的作用一样，只不过它是函数的形式，因而属性名可以传递一个变量。熟悉JavaScript的朋友都知道，在js中，对象的属性访问非常方便：

// JavaScript

constobj={

a:'a',

b:2,

c:function() {},

};

console.log(obj.a);

// a

obj.d=3;

console.log(obj);

// { a: 'a', b: 2, c: [Function: c], d: 3 }

而在Python中，字典项的访问不得不使用中括号加字符串完成：

# Python

obj= {

'a':'a',

'b':2,

'c':lambda_:_,

}

print(obj['a'])

# a

obj['d'] =3

print(obj)

# {'d': 3, 'b': 2, 'c':

# at 0x000002D94A3EBF28>,

# 'a': 'a'}

print(obj.b)

# AttributeError: 'dict'

# object has no attribute 'b'

有了刚刚的方法，我们可以改写一下Python的字典，让他能够支持点运算符访问：

classDotDict(dict):

def__getattr__(self,name):

returnself.__getitem__(name)

obj=DotDict({

'a':'a',

'b':2,

'c':lambda_:_,

})

print(obj.a)

# a

这里面我们使用了另一个特殊方法，下面介绍一下它：

__getitem__

同样接收一个参数，只不过它返回的是以索引方式（中括号）访问的属性。例如，序列对象值的访问，背后的方法就是。同样，字典项的访问也是它来实现的。所以在上面例子里，我们仅仅是把的结果通过方法返回，即实现了点运算符访问字典项的功能。来看一个例子：

# 只能访问序列的偶数项

classEvenList:

def__init__(self,lst):

self.lst=lst

def__getitem__(self,key):

returnself.lst[2*key]

l=EvenList([xforxinrange(10)])

print(l[2])

# 4

Ok，访问的问题解决了，修改和删除怎么办呢？

# 上面的DotDict实例obj

obj.e='e'

print(obj)

# {'b': 2, 'a': 'a', 'c': at 0x000001A25A163730>}

根本没有。怎么办呢？Python提供了和访问配套的修改和删除操作，只要把对应的换成和即可：

def__setattr__(self,name,val):

self.__setitem__(name,val)

def__delattr__(self,name):

self.__delitem__(name)

DotDict.__setattr__=__setattr__

DotDict.__delattr__=__delattr__

obj.e='e'

delobj.c

print(obj)

# {'b': 2, 'a': 'a', 'e': 'e'}

友情链接： https://vonalex.github.io/

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