描述符作为python中的实例属性

Question

问题：

为什么描述符不能是实例属性？

answered：

描述符对象需要存在于类中，而不是实例中

因为这是实现__getattribute__ 的方式。

一个简单的例子。考虑一个描述符：

class Prop(object):

    def __get__(self, obj, objtype=None):
        if obj is None:
            return self
        return obj._value * obj._multiplier

    def __set__(self, obj, value):
        if obj is None:
            return self
        obj._value = value

class Obj(object):

    val = Prop()

    def __init__(self):
        self._value = 1
        self._multiplier = 0

考虑每个 obj 有多个 Prop 的情况：我需要使用唯一名称来标识值和乘数（例如 here。拥有每个实例描述符对象将允许存储 _multiplier（以及_value) 在描述符本身中，简化了一些事情。

要实现每个实例的描述符属性，您需要：

1. 为每个实例创建一个类See here
2. 覆盖__getattribute__ See here

我知道之前有人提出过类似的问题，但我没有找到真正的解释：

1. 为什么 Python 是这样设计的？
2. 存储描述符需要但每个实例的信息的建议方法是什么？

Answer 1

这个确切的问题是今年早些时候的raised on Python-list。我只是引用Ian G. Kelly's response:

行为是设计使然。首先，保持对象行为 类定义简化了实现，也使实例化 检查更有意义。借用您的注册示例，如果“M” 描述符是由一些实例而不是类定义的，那么 知道对象“reg”是 Register 的一个实例并不能说明 关于“reg.M”是有效属性还是错误的任何信息。作为 结果，我需要用 try-except 构造以防“reg”是错误的寄存器。

其次，类与实例的分离也有助于你保持 对象行为与对象数据分开。考虑以下 类：

class ObjectHolder(object):
    def __init__(self, obj):
        self.obj = obj

不用担心这个类可能有什么用处。只要知道 它旨在保存并提供对任意 Python 的无限制访问 对象：

>>> holder = ObjectHolder(42)
>>> print(holder.obj) 42
>>> holder.obj = range(5)
>>> print(holder.obj) [0, 1, 2, 3, 4]

由于该类旨在保存任意对象，因此它甚至是有效的 有人可能想在那里存储一个描述符对象：

>>> holder.obj = property(lambda x: x.foo)
>>> print(holder.obj) <property object at 0x02415AE0>

现在假设 Python 调用了描述符协议 实例属性中存储的描述符：

>>> holder = ObjectHolder(None)
>>> holder.obj = property(lambda x: x.foo)
>>> print(holder.obj)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'ObjectHolder' object has no attribute 'foo'

在这种情况下，ObjectHolder 将无法简单地持有该属性 对象作为数据。仅分配属性对象的行为， 描述符，到一个实例属性会改变行为 对象持有者。而不是将“holder.obj”视为简单数据 属性，它将开始在访问时调用描述符协议 到“holder.obj”并最终将它们重定向到不存在的和 无意义的“holder.foo”属性，这肯定不是什么 预期课程的作者。

如果您希望能够支持描述符的多个实例，只需使该描述符的构造函数接受一个名称参数（前缀），并在添加的属性前面加上该名称。您甚至可以在类实例中创建一个命名空间对象（字典）来保存所有新的属性实例。

Answer 2

大量高级功能仅在定义在类而不是实例上时才有效；例如，所有特殊方法。除了使代码评估更有效之外，这还明确了实例和类型之间的分离，否则它们往往会崩溃（因为当然所有类型都是对象）。

我不确定这是多么推荐，但您可以在实例中存储从描述符实例到属性值的映射：

class Prop(object):
     def __get__(self, obj, objtype=None):
        if obj is None:
            return self
        return obj._value * obj._multiplier[self]

    def __set__(self, obj, value):
        if obj is None:
            return self
        obj._value = value

class Obj(object):
    val = Prop()

    def __init__(self):
        self._value = 1
        self._multiplier = {Obj.val: 0}

与其他两个建议的选项相比，这具有明显的优势：

1. 每个实例的类打破了面向对象并增加了内存使用；
2. 覆盖__getattribute__ 效率低下（因为所有属性访问都必须通过覆盖的特殊方法）并且很脆弱。

---

作为替代方案，您可以使用代理属性：

class PerInstancePropertyProxy(object):
    def __init__(self, prop):
        self.prop = prop
    def __get__(self, instance, owner):
        if instance is None:
            return self
        return instance.__dict__[self.prop].__get__(instance, owner)
    def __set__(self, instance, value):
        instance.__dict__[self.prop].__set__(instance, value)
class Prop(object):
    def __init__(self, value, multiplier):
        self.value = value
        self.multiplier = multiplier
    def __get__(self, instance, owner):
        if instance is None:
            return self
        return self.value * self.multiplier
    def __set__(self, instance, value):
        self.value = value
class Obj(object):
    val = PerInstancePropertyProxy('val')
    def __init__(self):
        self.__dict__['val'] = Prop(1.0, 10.0)
    def prop(self, attr_name):
        return self.__dict__[attr_name]

Answer 3

在 Python 3.6 中，这可以很容易地完成。也许它不是预期的，但是嘿，如果它有效，对吧？ ;)

Python 3.6 adds the __set_name__ method:

object.__set_name__(self, owner, name)

在创建拥有类所有者时调用。描述符已分配给名称。

3.6 版中的新功能。

使用此名称将内部值存储在实例的字典中似乎可以正常工作。

>>> class Prop:
...     def __set_name__(self, owner, name):
...         self.name = name
...     def __get__(self, instance, owner):
...         print('get')
...         return instance.__dict__.setdefault(self.name, None)
...     def __set__(self, instance, value):
...         print('set')
...         instance.__dict__[self.name] = value
... 
>>> class A:
...     prop = Prop()
... 
>>> a = A()
>>> a.prop = 'spam'
set
>>> a.prop
get
'spam'

请注意，这不是一个完整的描述符实现，当然，如果您决定使用它，风险自负。