Python知識點總結

本篇內容介紹了“Python知識點總結”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

1. 為什么要使用描述符？

假想你正在給學校寫一個成績管理系統，并沒有太多編碼經驗的你，可能會這樣子寫。

class Student:      def __init__(self, name, math, chinese, english):          self.name = name          self.math = math          self.chinese = chinese          self.english = english      def __repr__(self):          return "<Student: {}, math:{}, chinese: {}, english:{}>".format(                  self.name, self.math, self.chinese, self.english              )

看起來一切都很合理

>>> std1 = Student('小明', 76, 87, 68)  >>> std1  <Student: 小明, math:76, chinese: 87, english:68>

但是程序并不像人那么智能，不會自動根據使用場景判斷數據的合法性，如果老師在錄入成績的時候，不小心錄入了將成績錄成了負數，或者超過100，程序是無法感知的。

聰明的你，馬上在代碼中加入了判斷邏輯。

class Student:      def __init__(self, name, math, chinese, english):          self.name = name          if 0 <= math <= 100:              self.math = math          else:              raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")               if 0 <= chinese <= 100:              self.chinese = chinese          else:              raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")             if 0 <= chinese <= 100:              self.english = english          else:              raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")            def __repr__(self):          return "<Student: {}, math:{}, chinese: {}, english:{}>".format(                  self.name, self.math, self.chinese, self.english              )

這下程序稍微有點人工智能了，能夠自己明辨是非了。

程序是智能了，但在__init__里有太多的判斷邏輯，很影響代碼的可讀性。巧的是，你剛好學過 Property 特性，可以很好的應用在這里。于是你將代碼修改成如下，代碼的可讀性瞬間提升了不少

class Student:      def __init__(self, name, math, chinese, english):          self.name = name          self.math = math          self.chinese = chinese          self.english = english      @property      def math(self):          return self._math      @math.setter      def math(self, value):          if 0 <= value <= 100:              self._math = value          else:              raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")      @property      def chinese(self):          return self._chinese      @chinese.setter      def chinese(self, value):          if 0 <= value <= 100:              self._chinese = value          else:              raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")      @property      def english(self):          return self._english      @english.setter      def english(self, value):          if 0 <= value <= 100:              self._english = value          else:              raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")      def __repr__(self):          return "<Student: {}, math:{}, chinese: {}, english:{}>".format(                  self.name, self.math, self.chinese, self.english              )

程序還是一樣的人工智能，非常好。

你以為你寫的代碼，已經非常優秀，無懈可擊了。

沒想到，人外有天，你的主管看了你的代碼后，深深地嘆了口氣：類里的三個屬性，math、chinese、english，都使用了 Property 對屬性的合法性進行了有效控制。功能上，沒有問題，但就是太啰嗦了，三個變量的合法性邏輯都是一樣的，只要大于0，小于100 就可以，代碼重復率太高了，這里三個成績還好，但假設還有地理、生物、歷史、化學等十幾門的成績呢，這代碼簡直沒法忍。去了解一下 Python 的描述符吧。

經過主管的指點，你知道了「描述符」這個東西。懷著一顆敬畏之心，你去搜索了下關于 描述符的用法。

其實也很簡單，一個實現了 描述符協議 的類就是一個描述符。

什么描述符協議：在類里實現了 __get__()、__set__()、__delete__() 其中至少一個方法。

•  __get__：用于訪問屬性。它返回屬性的值，若屬性不存在、不合法等都可以拋出對應的異常。

•  __set__：將在屬性分配操作中調用。不會返回任何內容。

•  __delete__：控制刪除操作。不會返回內容。

對描述符有了大概的了解后，你開始重寫上面的方法。

如前所述，Score 類是一個描述符，當從 Student 的實例訪問 math、chinese、english這三個屬性的時候，都會經過 Score 類里的三個特殊的方法。這里的 Score 避免了 使用Property 出現大量的代碼無法復用的尷尬。

class Score:      def __init__(self, default=0):          self._score = default     def __set__(self, instance, value):          if not isinstance(value, int):              raise TypeError('Score must be integer')          if not 0 <= value <= 100:              raise ValueError('Valid value must be in [0, 100]')          self._score = value      def __get__(self, instance, owner):          return self._score      def __delete__(self):          del self._score        class Student:      math = Score(0)      chinese = Score(0)      english = Score(0)      def __init__(self, name, math, chinese, english):          self.name = name          self.math = math          self.chinese = chinese          self.english = english     def __repr__(self):          return "<Student: {}, math:{}, chinese: {}, english:{}>".format(                  self.name, self.math, self.chinese, self.english              )

實現的效果和前面的一樣，可以對數據的合法性進行有效控制（字段類型、數值區間等）

以上，我舉了下具體的實例，從最原始的編碼風格到 Property ，最后引出描述符。由淺入深，一步一步帶你感受到描述符的優雅之處。

到這里，你需要記住的只有一點，就是描述符給我們帶來的編碼上的便利，它在實現 保護屬性不受修改、屬性類型檢查 的基本功能，同時有大大提高代碼的復用率。

2. 描述符的訪問規則

描述符分兩種：

•  數據描述符：實現了__get__ 和 __set__ 兩種方法的描述符

•  非數據描述符：只實現了__get__ 一種方法的描述符

你一定會問，他們有什么區別呢？網上的講解，我看過幾個，很多都把一個簡單的東西講得復雜了。

其實就一句話，數據描述器和非數據描述器的區別在于：它們相對于實例的字典的優先級不同。

如果實例字典中有與描述符同名的屬性，如果描述符是數據描述符，優先使用數據描述符，如果是非數據描述符，優先使用字典中的屬性。

這邊還是以上節的成績管理的例子來說明，方便你理解。

# 數據描述符  class DataDes:      def __init__(self, default=0):          self._score = default      def __set__(self, instance, value):          self._score = value      def __get__(self, instance, owner):          print("訪問數據描述符里的 __get__")          return self._score  # 非數據描述符  class NoDataDes:      def __init__(self, default=0):          self._score = default      def __get__(self, instance, owner):          print("訪問非數據描述符里的 __get__")          return self._score  class Student:      math = DataDes(0)      chinese = NoDataDes(0)      def __init__(self, name, math, chinese):          self.name = name          self.math = math          self.chinese = chinese           def __getattribute__(self, item):          print("調用 __getattribute__")         return super(Student, self).__getattribute__(item)          def __repr__(self):          return "<Student: {}, math:{}, chinese: {},>".format(                  self.name, self.math, self.chinese)

需要注意的是，math 是數據描述符，而 chinese 是非數據描述符。從下面的驗證中，可以看出，當實例屬性和數據描述符同名時，會優先訪問數據描述符（如下面的math），而當實例屬性和非數據描述符同名時，會優先訪問實例屬性（__getattribute__）

>>> std = Student('xm', 88, 99)  >>>   >>> std.math  調用 __getattribute__  訪問數據描述符里的 __get__  88  >>> std.chinese  調用 __getattribute__  99

講完了數據描述符和非數據描述符，我們還需要了解的對象屬性的查找規律。

當我們對一個實例屬性進行訪問時，Python 會按 obj.__dict__ → type(obj).__dict__ → type(obj)的父類.__dict__ 順序進行查找，如果查找到目標屬性并發現是一個描述符，Python 會調用描述符協議來改變默認的控制行為。

3. 基于描述符如何實現property

經過上面的講解，我們已經知道如何定義描述符，且明白了描述符是如何工作的。

正常人所見過的描述符的用法就是上面提到的那些，我想說的是那只是描述符協議最常見的應用之一，或許你還不知道，其實有很多 Python 的特性的底層實現機制都是基于 描述符協議 的，比如我們熟悉的@property 、@classmethod 、@staticmethod 和 super 等。

先來說說 property 吧。

有了前面的基礎，我們知道了 property 的基本用法。這里我直接切入主題，從第一篇的例子里精簡了一下。

class Student:      def __init__(self, name):          self.name = name      @property      def math(self):          return self._math      @math.setter      def math(self, value):          if 0 <= value <= 100:              self._math = value          else:              raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")

不防再簡單回顧一下它的用法，通過property裝飾的函數，如例子中的 math 會變成 Student 實例的屬性。而對 math 屬性賦值會進入 使用 math.setter 裝飾函數的邏輯代碼塊。

為什么說 property 底層是基于描述符協議的呢？通過 PyCharm 點擊進入 property 的源碼，很可惜，只是一份類似文檔一樣的偽源碼，并沒有其具體的實現邏輯。

不過，從這份偽源碼的魔法函數結構組成，可以大體知道其實現邏輯。

這里我自己通過模仿其函數結構，結合「描述符協議」來自己實現類 property 特性。

代碼如下：

class TestProperty(object):      def __init__(self, fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None):          self.fget = fget          self.fset = fset          self.fdel = fdel          self.__doc__ = doc      def __get__(self, obj, objtype=None):          print("in __get__")          if obj is None:              return self          if self.fget is None:              raise AttributeError          return self.fget(obj)      def __set__(self, obj, value):          print("in __set__")          if self.fset is None:              raise AttributeError          self.fset(obj, value)      def __delete__(self, obj):          print("in __delete__")          if self.fdel is None:              raise AttributeError          self.fdel(obj)      def getter(self, fget):          print("in getter")          return type(self)(fget, self.fset, self.fdel, self.__doc__)      def setter(self, fset):          print("in setter")          return type(self)(self.fget, fset, self.fdel, self.__doc__)      def deleter(self, fdel):          print("in deleter")          return type(self)(self.fget, self.fset, fdel, self.__doc__)

然后 Student 類，我們也相應改成如下

class Student:      def __init__(self, name):          self.name = name      # 其實只有這里改變      @TestProperty      def math(self):          return self._math      @math.setter      def math(self, value):          if 0 <= value <= 100:              self._math = value          else:              raise ValueError("Valid value must be in [0, 100]")

為了盡量讓你少產生一點疑惑，我這里做兩點說明：

1. 鴻蒙官方戰略合作共建——HarmonyOS技術社區

2.  使用TestProperty裝飾后，math 不再是一個函數，而是TestProperty 類的一個實例。所以第二個math函數可以使用 math.setter 來裝飾，本質是調用TestProperty.setter 來產生一個新的 TestProperty 實例賦值給第二個math。

     2.  第一個 math 和第二個 math 是兩個不同 TestProperty 實例。但他們都屬于同一個描述符類（TestProperty），當對 math 對于賦值時，就會進入 TestProperty.__set__，當對math 進行取值里，就會進入 TestProperty.__get__。仔細一看，其實最終訪問的還是Student實例的 _math 屬性。

說了這么多，還是運行一下，更加直觀一點。

# 運行后，會直接打印這一行，這是在實例化 TestProperty 并賦值給第二個math  in setter  >>>  >>> s1.math = 90  in __set__  >>> s1.math  in __get__  90

對于以上理解 property 的運行原理有困難的同學，請務必參照我上面寫的兩點說明。如有其他疑問，可以加微信與我進行探討。

4. 基于描述符如何實現staticmethod

說完了 property ，這里再來講講  @classmethod 和 @staticmethod 的實現原理。

我這里定義了一個類，用了兩種方式來實現靜態方法。

class Test:      @staticmethod      def myfunc():          print("hello")  # 上下兩種寫法等價  class Test:      def myfunc():          print("hello")      # 重點：這就是描述符的體現      myfunc = staticmethod(myfunc)

這兩種寫法是等價的，就好像在 property 一樣，其實以下兩種寫法也是等價的。

@TestProperty  def math(self):      return self._math  math = TestProperty(fget=math)

話題還是轉回到 staticmethod 這邊來吧。

由上面的注釋，可以看出 staticmethod 其實就相當于一個描述符類，而myfunc 在此刻變成了一個描述符。關于 staticmethod 的實現，你可以參照下面這段我自己寫的代碼，加以理解。

調用這個方法可以知道，每調用一次，它都會經過描述符類的 __get__ 。

>>> Test.myfunc()  in staticmethod __get__  hello  >>> Test().myfunc()  in staticmethod __get__  hello

5. 基于描述符如何實現classmethod

同樣的 classmethod 也是一樣。

class classmethod(object):      def __init__(self, f):          self.f = f     def __get__(self, instance, owner=None):          print("in classmethod __get__")                def newfunc(*args):              return self.f(owner, *args)          return newfunc  class Test:      def myfunc(cls):          print("hello")             # 重點：這就是描述符的體現      myfunc = classmethod(myfunc)

驗證結果如下

>>> Test.myfunc()  in classmethod __get__  hello  >>> Test().myfunc()  in classmethod __get__  hello

講完了 property、staticmethod和classmethod 與 描述符的關系。我想你應該對描述符在 Python 中的應用有了更深的理解。對于 super 的實現原理，就交由你來自己完成。

6. 所有實例共享描述符

通過以上內容的學習，你是不是覺得自己已經對描述符足夠了解了呢？

可在這里，我想說以上的描述符代碼都有問題。

問題在哪里呢？請看下面這個例子。

class Score:      def __init__(self, default=0):          self._value = default      def __get__(self, instance, owner):          return self._value     def __set__(self, instance, value):          if 0 <= value <= 100:              self._value = value          else:              raise ValueError  class Student:      math = Score(0)      chinese = Score(0)      english = Score(0)      def __repr__(self):          return "<Student math:{}, chinese:{}, english:{}>".format(self.math, self.chinese, self.english)

Student 里沒有像前面那樣寫了構造函數，但是關鍵不在這兒，沒寫只是因為沒必要寫。

然后來看一下會出現什么樣的問題呢

>>> std1 = Student()  >>> std1  <Student math:0, chinese:0, english:0>  >>> std1.math = 85  >>> std1  <Student math:85, chinese:0, english:0>  >>> std2 = Student()  >>> std2 # std2 居然共享了std1 的屬性值  <Student math:85, chinese:0, english:0>  >>> std2.math = 100  >>> std1 # std2 也會改變std1 的屬性值  <Student math:100, chinese:0, english:0>

從結果上來看，std2 居然共享了 std1 的屬性值，只要其中一個實例的變量發生改變，另一個實例的變量也會跟著改變。

探其根因，是由于此時 math，chinese，english 三個全部是類變量，導致 std2 和 std1 在訪問 math，chinese，english 這三個變量時，其實都是訪問類變量。

問題是不是來了？小明和小強的分數怎么可能是綁定的呢？這很明顯與實際業務不符。

使用描述符給我們制造了便利，卻無形中給我們帶來了麻煩，難道這也是描述符的特性嗎？

描述符是個很好用的特性，會出現這個問題，是由于我們之前寫的描述符代碼都是錯誤的。

描述符的機制，在我看來，只是搶占了訪問順序，而具體的邏輯卻要因地制宜，視情況而定。

如果要把 math，chinese，english  這三個變量變成實例之間相互隔離的屬性，應該這么寫。

class Score:      def __init__(self, subject):          self.name = subject      def __get__(self, instance, owner):          return instance.__dict__[self.name]      def __set__(self, instance, value):          if 0 <= value <= 100:              instance.__dict__[self.name] = value          else:              raise ValueError  class Student:      math = Score("math")      chinese = Score("chinese")      english = Score("english")     def __init__(self, math, chinese, english):          self.math = math          self.chinese = chinese          self.english = english     def __repr__(self):          return "<Student math:{}, chinese:{}, english:{}>".format(self.math, self.chinese, self.english)

引導程序邏輯進入描述符之后，不管你是獲取屬性，還是設置屬性，都是直接作用于 instance 的。

這段代碼，你可以仔細和前面的對比一下。

不難看出：

•  之前的錯誤代碼，更像是把描述符當做了存儲節點。

•  之后的正確代碼，則是把描述符直接當做代理，本身不存儲值。

“Python知識點總結”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！