用戶:Xyy23330121/Python/類的方法與類實例

def __new__(cls, value="0", context=None):
    self = object.__new__(cls)
    ...
    if isinstance(value, str):
        ...
        self._sign = 1
        ...
        return self

可以看出，自定義的 __new__ 方法，它滿足以下特徵：

第一步就是用 object（所有類的父類）定義的 __new__ 方法，把結果賦值給變量 self。
之後是對 self 創建各種屬性，由於使用的變量名稱是 self，所以語法和 __init__(self) 中完全一致。
最後 return self

本方法是創建實例的第一步。它會在使用時創建一個新實例。

本方法默認為靜態方法、類方法（而無需用裝飾器），它會將所屬的類自動傳入第一個參數。

在自定義該方法時，一般會使用 super().__new__ 訪問父類定義的 __new__ 方法，並修改父類 __new__ 方法返回的結果。

super(type, object_or_type=None)[編輯 | 編輯原始碼]

此函數^[2]會返回一個特殊對象。任何對該對象的方法都會被重定向到 type 的父類中定義的方法。比如以下示例：

class C:
    def method(self): print("C.method()")

class D(C):
    def method(self): print("D.method()")
    def usemethod(self):
        self.method()
        super().method()

obj = D()
obj.usemethod()

輸出為：

D.method()
C.method()

從而，在子類中也可以調用已經被子類作用域所覆蓋的、父類的方法。

該方法查找父類方法的順序，和子類繼承父類方法的順序是一致的（但跳過了調用super()的子類本身）。

object.init(self[, ...])[編輯 | 編輯原始碼]

如果 __new__ 方法在構造對象期間被發起調用，並返回了一個 cls 的實例。則新實例的 __init__ 方法將會被調用。調用時，會傳入所有傳入 __new__ 方法的參數。比如以下示例：

class test:
    def __new__(cls, value):
        print(value)
        return object.__new__(test)
    def __init__(self, value):
        print(value)

a = test("传入的参数")

該實例輸出兩遍 传入的参数，可見傳入 __new__ 的 value 參數也被傳入了 __init__ 的 value 參數。

__init__ 方法直接修改 __new__ 方法返回的實例，只要它返回除了None以外的任何值，就會導致錯誤。

實例屬性[編輯 | 編輯原始碼]

獲取實例屬性[編輯 | 編輯原始碼]

object.getattribute(self, name)[編輯 | 編輯原始碼]

此方法是調用實例屬性時使用的方法。自定義此方法會影響對已有屬性的讀取。

該方法應該返回找到的屬性值，或引發 AttributeError。

由於只要使用 self.name 訪問屬性就會調用該方法。自定義該方法時，為了避免無限遞歸，應當注意不要使用 self.name 的方式來訪問實例的屬性，而是使用其基類的方法 object.__getattribute__(self, name) 來訪問實例屬性。

object.getattr(self, name)[編輯 | 編輯原始碼]

當 __getattribute__ 方法引發 AttributeError 時，會調用此方法再次嘗試獲取屬性。因此，自定義此方法不會影響對已有屬性的讀取。

該方法應該返回找到的屬性值，或引發 AttributeError。

由於本方法是在 __getattribute__ 方法之後調用，只要 __getattribute__ 方法能找到對應的屬性，本方法是可以使用 self.name 來讀取屬性的。

設置實例屬性[編輯 | 編輯原始碼]

object.setattr(self, name, value)[編輯 | 編輯原始碼]

此方法用於支持 self.name = value 的操作。和獲取實例屬性時不同，設置實例屬性只有這一個函數。

類似 __getattribute__，在自定義該方法時，應當注意不要使用 self.name = value 的形式。如果有需要，就調用基類的方法 object.__setattr__(self, name, value)。

object.delattr（self, name)[編輯 | 編輯原始碼]

此方法用於支持 del self.name 的操作。

實例屬性與方法列表[編輯 | 編輯原始碼]

object.dir(self)[編輯 | 編輯原始碼]

該方法用於支持 dir(self) 的操作。它會返回實例中、屬性與方法名稱的字符串組成的列表。

inspect 模塊[編輯 | 編輯原始碼]

本章節和Python文檔：inspect 模塊有關

讀者可以參考Python文檔的內容作為補充。

inspect 模塊列出了所有可獲得的內置特殊屬性。詳情請參見 Python 文檔。

描述器[編輯 | 編輯原始碼]

我們之前學習「私有量」的時候提到過 property。property 是一種描述器。以下所示的方法僅當它作為類的屬性時才會起作用。

這是因為獲取、設置或刪除類的屬性時，類的 __getattribute__ 等方法會嘗試調用描述器的方法。描述器如果不作為類的屬性、而作為一般的變量使用時，不會有 __getattribute__ 等方法來調用描述器方法。

只要設置了下面方法中的一個，該類型就是一種描述器。

object.get(self, instance, owner=None)[編輯 | 編輯原始碼]

其中，instance 是描述器屬性所在的實例，而 owner 是 instance 所屬的類型。

object.set(self, instance, value)[編輯 | 編輯原始碼]

其中，instance 是描述器屬性所在的實例，而 value 是要賦的值。

object.delete(self, instance)[編輯 | 編輯原始碼]

其中，instance 是描述器屬性所在的實例。

我們看以下示例：

class ReadOnly:
    def __init__(self, value):
        self.__value = value
    def __get__(self, instance, owner=None):
        print(instance.name, "and", owner.clsname)
        return self.__value
    def __set__(self, instance, value):
        raise AttributeError("readonly attribute")
    def __delete__(self, instance):
        raise AttributeError("readonly attribute")

class C:
    clsname = "Class C"
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    x = ReadOnly(0)

c = C("Instance c")
output = c.x  #输出：Instance c and Class C
print(output) #输出：0
c.x = 2       #报错：AttributeError: readonly attribute

object.objclass[編輯 | 編輯原始碼]

在創建描述器時，還可以添加一個可選的屬性。該屬性應當設置為描述器屬性所在的實例類型。該屬性會被 inspect 模塊所使用，有助於動態類屬性的運行時內省。

子類創建[編輯 | 編輯原始碼]

為了代碼的易於擴展，有時需要自定義子類創建的行為。

object.__init_subclass__(cls[, ...])[編輯 | 編輯原始碼]

在創建子類時會調用父類的此方法，其中， cls 參數會被自動傳入新的子類。

這裏的參數是在創建類的時候，通過「關鍵詞參數」方法傳入的，比如：

class test:
    def __init_subclass__(cls, arg=0):
        print(arg)
        pass

class test1(test, arg="传入的参数"):
    pass

以上示例的輸出是传入的参数。如果使用位置參數，則會與「父類的繼承」產生混淆。

此方法是子類被創建完畢後，對子類作修改。而非從頭創建子類。此方法返回任何值都會u報錯。

示例[編輯 | 編輯原始碼]

random.Random^[3]類就有此方法，其代碼節選如下：

def __init_subclass__(cls, /, **kwargs):
    for c in cls.__mro__:
        if '_randbelow' in c.__dict__:
            # just inherit it
            break
        if 'getrandbits' in c.__dict__:
            cls._randbelow = cls._randbelow_with_getrandbits
            break
        if 'random' in c.__dict__:
            cls._randbelow = cls._randbelow_without_getrandbits
            break

random.Random 類對於隨機數有不同的處理。有的方法使用隨機整數以規避浮點誤差，而有的方法使用隨機浮點數。其中，使用隨機整數的方法調用的是 _randbelow 方法。

此處 __init_subclass__ 的處理，在子類定義了 getrandbits （隨機整數方法）的情況下，讓 _randbelow 變為 _randbelow_with_getrandbits 方法，再在 _randbelow_with_getrandbits 中調用 getrandbits 方法。從而實現了隨機整數方法的調用。

如果子類沒有定義 getrandbits，則查詢是否定義了 random （隨機浮點數方法）。如果有，讓 _randbelow 變為 _randbelow_without_getrandbits 方法，再在 _randbelow_without_getrandbits 方法中調用 random 方法，並把結果轉化為整數。

如果子類兩者都沒有定義，則認為子類沒有修改隨機數生成器，此時按繼承順序繼續查找父類的方法。

通過這樣的處理，子類可以只定義 random 方法就修改 random.Random 中所有類型隨機數的生成，也可以附加定義 getrandbits 來為整數作進一步優化。增加了代碼的可擴展性。

object.__set_name__(self, owner, name)[編輯 | 編輯原始碼]

在創建類的同時創建屬性時會調用此方法。我們看以下示例：

class AttrTest:
    def __set_name__(self, owner, name):
        print(self, owner, name)
    def __str__(self):
        return "AttrTest 的实例"
    __repr__ = __str__

attr = AttrTest()

class test:
    x = attr     #在创建类的同时创建属性

test.y = attr    #在创建类之后，再创建属性
attr.__set_name__(test,"z") #手动调用该方法

print(test.x, test.y)
print(test.z)

輸出為：

AttrTest 的实例 <class '__main__.test'> x
AttrTest 的实例 <class '__main__.test'> z
AttrTest 的实例 AttrTest 的实例
Traceback (most recent call last):
  File "...", ..., in <module>
    print(test.z)
          ^^^^^^
AttributeError: type object 'test' has no attribute 'z'

參考文獻[編輯 | 編輯原始碼]

[1] ttps://github.com/python/cpython/blob/3.12/Lib/_pydecimal.py#L532

[2] super()函數 https://docs.python.org/zh-cn/3.12/library/functions.html#super

[3] ttps://github.com/python/cpython/blob/3.12/Lib/random.py#L222

[1]

[2]

[3]

實例創建[編輯 | 編輯原始碼]

object.__new__(cls[, ...])[編輯 | 編輯原始碼]

super(type, object_or_type=None)[編輯 | 編輯原始碼]

object.__init__(self[, ...])[編輯 | 編輯原始碼]

實例屬性[編輯 | 編輯原始碼]

獲取實例屬性[編輯 | 編輯原始碼]

object.__getattribute__(self, name)[編輯 | 編輯原始碼]

object.__getattr__(self, name)[編輯 | 編輯原始碼]