类变量作为封闭类的实例

Question

我知道 Python 可以做枚举（很好），但它做的枚举类型非常原始。例如我可以这样做：

from enum import Enum

class Color(Enum):
  BLACK = 'black'
  WHITE = 'white'

print(Color.BLACK.value)

这很好，但是如果我希望每种颜色都有一个名称和一个十六进制值怎么办？我有几个选择（比如让枚举值成为字典），但我更喜欢 Java 做枚举的方式。在 Java 中，允许枚举像类一样具有字段和方法。所以通常当一种语言只支持像上面的例子这样简单的枚举时，我会像下面这样重构代码：

class Color(object):
  BLACK = Color('black', '#000')
  WHITE = Color('white', '#fff')

  def __init__(self, name, hex):
    self.name = name
    self.hex = hex

print(Color.BLACK.name + ' ' + Color.BLACK.hex)

现在我可以有多个值、自定义方法，并且可以按名称引用不同的字段，因为每种颜色都是一个对象。我已经用几种语言毫无问题地做到了这一点，但 Python 似乎抱怨“名称'颜色'未定义”。我不能在该类中创建一个类的实例吗？我的 hacky 解决方案是这样做：

class Color(object):
  def __init__(self, name, hex):
    self.name = name
    self.hex = hex

Color.BLACK = Color('black', '#000')
Color.WHITE = Color('white', '#fff')

print(Color.BLACK.name + ' ' + Color.BLACK.hex)

效果很好。不过，我的问题是，为什么类中不允许使用这些字段？我可以添加一些东西或对其进行重组以使其允许吗？提前感谢您的任何回答！

Answer 1

枚举直接支持这个用例。该库的文档在Planet example in the examples section 中对此进行了介绍：

如果定义了__new__() 或__init__()，则枚举成员的值将传递给这些方法：

>>> class Planet(Enum):
...     MERCURY = (3.303e+23, 2.4397e6)
...     # ...
...
...     def __init__(self, mass, radius):
...         self.mass = mass       # in kilograms
...         self.radius = radius   # in meters
...     @property
...     def surface_gravity(self):
...         # universal gravitational constant  (m3 kg-1 s-2)
...         G = 6.67300E-11
...         return G * self.mass / (self.radius * self.radius)

[...]

>>> Planet.EARTH.value
(5.976e+24, 6378140.0)
>>> Planet.EARTH.surface_gravity
9.802652743337129

因此，对于您的具体示例，只需定义一个 __init__ 方法：

from enum import Enum

class Color(Enum):
    BLACK = ('black', '#000')
    WHITE = ('white', '#fff')

    def __init__(self, color_name, hex):
        self.color_name = color_name
        self.hex = hex 

print(Color.BLACK.color_name + ' ' + Color.BLACK.hex)

我没有使用name作为属性，因为这是一个保留属性（用来反映枚举值名称，这里是BLACK和WHITE）：

>>> Color.BLACK
<Color.BLACK: ('black', '#000')>
>>> Color.BLACK.name
'BLACK'
>>> Color.BLACK.color_name
'black'
>>> Color.BLACK.hex
'#000'

您仍然可以使用 @property 覆盖 name 属性，但我不会偏离这里的标准。

我使用这种技术在我的Advent of Code day 22 solution 中定义了病毒状态，定义了下一个状态名称和每个条目的方向变化。

Answer 2

使用元组值和@property 访问器为元组元素命名：

from enum import Enum

class Color(Enum):
    BLACK = ('black', '#000')
    WHITE = ('white', '#fff')

    @property
    def name(self):
        return self.value[0]

    @property
    def hex(self):
        return self.value[1]

print(Color.BLACK.name)
print(Color.BLACK.hex)

Output:

black
#000

至于为什么你的代码不起作用，Python 类定义是必不可少的。在您尝试构建 Color 实例时，Color 类还不存在。

Answer 3

“鸡和蛋”问题

您在这里遇到了“鸡和蛋”问题。因为如果你构造一个类，Python 必须将属性和函数的名称与属性和函数的值相关联。如果你访问Color.abc，那么它会查看是否找到了这样的对应名称，并返回值/函数定义。

但是现在有一个问题。如果你写：

class Foo(object):
    bar = Foo()

为什么？那么为了构造class，它首先必须构造属性。所以它必须构造一个映射到Foo() 的结果的'bar' 条目，但我们当时正在构造Foo，那么如果Foo 依赖于该构造，我们如何构造Foo。我们不可以。在 Java 中，它更简单，因为类是在 编译时在概念上构建的。

不过，我们有一些选择。

猴子修补Color 类

我们可以先构造Color 类，然后“monkey patch”那个类：

class Color(object):

  def __init__(self, name, hex):
    self.name = name
    self.hex = hex

Color.black = Color('black', '#000')
Color.white = Color('white', '#fff')

这里我们先定义Color类，然后给Color类添加属性。之后我们可以这样做，因为现在对象已经定义好了。

将值附加到Enum 对象

我们还可以将值附加到Enum 对象：

from enum import Enum

class Color(Enum):

  white = {'name': 'white', 'hex': '#fff'}
  black = {'name': 'black', 'hex': '#000'}

  @property
  def name(self):
    return self.value['name']

  @property
  def hex(self):
    return self.value['hex']

我们可以为每个Enum 成员附加一个值。例如，我们将{'name': 'white', 'hex': '#fff'} 附加到white。我们稍后可以通过self.value 访问该值。所以现在我们可以通过定义一个访问字典的'name' 键的属性函数def name(self): 在Color.white 上定义一个属性。

Answer 4

命名元组解决方案怎么样？

from collections import namedtuple

color = namedtuple('Color', ['name', 'value'])  # Add attributes as you please

class Color:
    BLACK = color('black', '#000')
    WHITE = color('white', '#fff')

print(Color.BLACK.name, Color.BLACK.value)

输出

黑色 #000

添加新的就这么简单

Color.RED = color('red', '#ff0')
print(Color.RED.name, Color.RED.value)

红色#ff0

Answer 5

您可以通过使用元类来帮助构建Color 类来做您想做的事：

class ColorMeta(type):
    def __new__(cls, class_name, parents, attrs):
        NUL = object()  # Sentinel.
        meta_args = attrs.get('meta_args', NUL)
        if meta_args is NUL:
            meta_args = []
        else:
            del attrs['meta_args']  # Clean up so isn't part of class created.

        clsobj = super().__new__(cls, class_name, parents, attrs)

        for meta_arg in meta_args:
            name, hex = meta_arg
            color = clsobj(name, hex)
            setattr(clsobj, name, color)

        return clsobj


class Color(metaclass=ColorMeta):
    meta_args = [('WHITE', '#fff'),
                 ('BLACK', '#000'),]

    def __init__(self, name, hex):
        self.name = name
        self.hex = hex


print(Color.WHITE.name + ' ' + Color.WHITE.hex)
print(Color.BLACK.name + ' ' + Color.BLACK.hex)

Answer 6

我认为user2357112 已经有您正在寻找的答案，但可能值得研究namedtuples 以及访问属性。

命名元组：

from collections import namedtuple
Color = namedtuple('Color', 'name hex')
Black = Color(name='Black', hex='#000')

print(Black.hex)
print(Black.name)
>#000
>Black