python描述符和属性查找

python描述符

定义

一般说来，描述符是一种访问对象属性时候的绑定行为，如果这个对象属性定义了__get__(),__set__(), and __delete__()一种或者几种，那么就称之为描述符。描述符在属性查找的时候可以覆盖默认的属性查找行为。
如果一个对象定义了__get__()和__set__()方法，那么称之为数据描述符，如果只定义了__get__()称之为非数据描述符。

描述符调用

描述符可以直接通过方法名调用，如d.__get__(obj)。也可以通过属性查找调用，如：obj.d,如果d定义了__get__()，那么就会调用d.__get__(obj)
描述符的调用实现定义在object.__getattribute__()方法中：

对于实例对象b，将b.x转为type(b).__dict__['x'].__get__(b, type(b))
对于类B，将B.x转为B.__dict__['x'].__get__(None, B)

__getattribute__()用纯python写的话类似下面：

def __getattribute__(self, key):
    "Emulate type_getattro() in Objects/typeobject.c"
    v = object.__getattribute__(self, key)
    if hasattr(v, '__get__'):
        return v.__get__(None, self)
    return v

注意点：

描述符由__getattribute__()方法调用
重载__getattribute__()方法可以屏蔽描述符的调用
描述符只能在新式类（即objects的子类）中才会起作用
object.__getattribute__()与type.__getattribute__()调用__get__()过程不同
属性查找时数据描述符总是覆盖实例属性（具体在python属性查找中解释）
非数据描述符可能被实例属性覆盖

实例属性指的是对于实例b，存在于b.__dict__中的属性。b.__dict__只包含有实例特有的属性，不包含类共有的属性。

描述符应用

Properties

property可以将一个类的方法构建成数据描述符，从而可以使得以类的属性调用的方式调用方法。
例如：

class C(object):
    def getx(self): return self.__x
    def setx(self, value): self.__x = value
    def delx(self): del self.__x
    x = property(getx, setx, delx, "I'm the 'x' property."

从而调用c.x隐式调用c.getx()
如果Property用纯python写，那么等价于：

class Property(object):
    "Emulate PyProperty_Type() in Objects/descrobject.c"

    def __init__(self, fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None):
        self.fget = fget
        self.fset = fset
        self.fdel = fdel
        if doc is None and fget is not None:
            doc = fget.__doc__
        self.__doc__ = doc

    def __get__(self, obj, objtype=None):
        if obj is None:
            return self
        if self.fget is None:
            raise AttributeError("unreadable attribute")
        return self.fget(obj)

    def __set__(self, obj, value):
        if self.fset is None:
            raise AttributeError("can't set attribute")
        self.fset(obj, value)

    def __delete__(self, obj):
        if self.fdel is None:
            raise AttributeError("can't delete attribute")
        self.fdel(obj)

    def getter(self, fget):
        return type(self)(fget, self.fset, self.fdel, self.__doc__)

    def setter(self, fset):
        return type(self)(self.fget, fset, self.fdel, self.__doc__)

    def deleter(self, fdel):
        return type(self)(self.fget, self.fset, fdel, self.__doc__)

函数和方法

在python中，一切皆是对象。python的方法也不例外，所有python函数均是function这个类的实例，function定义了__get__()方法(使用type(方法).__dict__可以得到__get__这个属性)，也就是所有函数均为非数据描述符。根据是实例调用还是类调用，描述符返回绑定方法和非绑定方法。

>>> class D(object):
...     def f(self, x):
...         return x
...
>>> d = D()
>>> D.__dict__['f']  # Stored internally as a function
<function f at 0x00C45070>
>>> D.f              # Get from a class becomes an unbound method
<unbound method D.f>
>>> d.f              # Get from an instance becomes a bound method
<bound method D.f of <__main__.D object at 0x00B18C90>>

绑定方法：实例对象调用方法时候会传出一个self参数，将这个实例对象与方法绑定。
非绑定方法：类直接调用方法属性
将function类用纯python写，等价如下：

class Function(object):
    . . .
    def __get__(self, obj, objtype=None):
        "Simulate func_descr_get() in Objects/funcobject.c"
        return types.MethodType(self, obj, objtype)

type.MethodType()手动创建一个绑定方法来使用。只有当实例被使用的时候绑定方法才会被创建.

static method类和class method类

两者都是使用非数据描述符的方式构建描述符。
若使用纯python写，等价如下：

class StaticMethod(object):
    "Emulate PyStaticMethod_Type() in Objects/funcobject.c"

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

    def __get__(self, obj, objtype=None):
        return self.f

class ClassMethod(object):
    "Emulate PyClassMethod_Type() in Objects/funcobject.c"

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

    def __get__(self, obj, klass=None):
        if klass is None:
            klass = type(obj)
        def newfunc(*args):
            return self.f(klass, *args)
        return newfunc

python属性查找

如果有obj = Clz(), 那么obj.attr查找顺序如下：

调用__getattribute_
如果attr是出现在Clz或其基类的__dict__中，且attr是data descriptor，那么调用其__get__方法
如果attr出现在obj的__dict__中，那么直接返回obj.__dict__['attr']
如果attr出现在Clz或其基类的__dict__中
4.1 如果attr是non-data descriptor，那么调用其__get__方法
4.2 返回__dict__['attr']
如果Clz有__getattr__方法，调用__getattr__方法，否则
抛出AttributeError

属性查找中__getattribute_方法是无论如何都会被调用的，且从python描述符调用章节可知__getattribute_实际上实现了描述符的调用。如果类同时定义了__getattr__方法，只有在__getattribute_显式调用__getattr__或者__getattribute_抛出AttributeError才会调用__getattr__。

注意如果要重载__getattribute_方法，需要显式调用object.__getattribute__(self, name)以防止无限循环.
例如：

 class test(object):
    t = 5
    def __getattribute__(self, item):
        if item=='t':
            return super(test, self).__getattribute__(item)
        return 6
t = test()
print t.t
print t.s
结果为：
5
6

python属性赋值

python通过对象的__setattr__方法赋值，也可以通过setattr方法，事实上setattr就是通过调用__setattr__完成赋值。属性赋值也会受到数据描述符影响。
举例来说：x.b=3，属性赋值过程如下：

如果类重载了__setattr__方法，优先调用__setattr__
如果没有重载__setattr__方法，且b是数据描述符，就会调用b.__set__()
如果以上都没有，调用obj.__dict__['b'] = 3（__setattr__方法的默认行为）

推测跟object.__getattribute__()一样，object.__setattr__()中实现了数据描述符的调用。

参考资料

https://docs.python.org/2/howto/descriptor.html
https://www.cnblogs.com/xybaby/p/6270551.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/48185978
https://zhuanlan.zhihu.com/p/48185978

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