函数作为类属性的赋值如何成为 Python 中的方法？

Question

>>> class A(object): pass
>>> def func(cls): pass
>>> A.func = func
>>> A.func
<unbound method A.func>

这个赋值如何创建一个方法？分配对类执行以下操作似乎不直观：

• 将函数转换为未绑定的实例方法
• 将 classmethod() 中包装的函数转换为类方法（实际上，这很直观）
• 将 staticmethod() 中包装的函数转换为函数

似乎第一个应该有instancemethod()，而最后一个应该根本没有包装函数。我知道这些是在 class 块内使用的，但为什么要在它之外应用呢？

但更重要的是，将函数分配到类中究竟是如何工作的？发生了什么神奇的事情可以解决这三件事？

对此更令人困惑：

>>> A.func
<unbound method A.func>
>>> A.__dict__['func']
<function func at 0x...>

但我认为这与描述符有关，当 检索 属性时。我认为这与这里的属性设置没有太大关系。

Answer 1

你说得对，这与描述符协议有关。描述符是如何在 Python 中实现将接收者对象作为方法的第一个参数传递的。您可以从here 阅读有关 Python 属性查找的更多详细信息。以下显示了在较低级别上执行 A.func = func; 时发生的情况A.func:

# A.func = func
A.__dict__['func'] = func # This just sets the attribute
# A.func
#   The __getattribute__ method of a type object calls the __get__ method with
#   None as the first parameter and the type as the second.
A.__dict__['func'].__get__(None, A) # The __get__ method of a function object
                                    # returns an unbound method object if the
                                    # first parameter is None.
a = A()
# a.func()
#   The __getattribute__ method of object finds an attribute on the type object
#   and calls the __get__ method of it with the instance as its first parameter.
a.__class__.__dict__['func'].__get__(a, a.__class__)
#   This returns a bound method object that is actually just a proxy for
#   inserting the object as the first parameter to the function call.

因此，是在类或实例上查找函数将其转换为方法，而不是将其分配给类属性。

classmethod 和staticmethod 只是稍微不同的描述符，classmethod 返回绑定到类型对象的绑定方法对象，而 staticmethod 只返回原始函数。

Answer 2

Descriptors 是魔术¹，当您从实例或类中检索普通函数时，它会将其转换为绑定或未绑定方法，因为它们都是需要不同绑定策略的函数. classmethod 和 staticmethod 装饰器实现了其他绑定策略，staticmethod 实际上只返回原始函数，这与您从非函数 callable 对象获得的行为相同。

请参阅“User-defined methods” 了解一些血腥细节，但请注意：

还要注意这种转换只发生在用户定义的函数上；其他可调用对象（以及所有不可调用对象）无需转换即可检索。

因此，如果您想对自己的可调用对象进行这种转换，您可以将其包装在一个函数中，但您也可以编写一个描述符来实现您自己的绑定策略。

这里是 staticmethod 装饰器，当它被访问时返回底层函数。

>>> @staticmethod
... def f(): pass
>>> class A(object): pass
>>> A.f = f
>>> A.f
<function f at 0x100479398>
>>> f
<staticmethod object at 0x100492750>

而具有__call__ 方法的普通对象不会被转换：

>>> class C(object):
...         def __call__(self): pass
>>> c = C() 
>>> A.c = c 
>>> A.c
<__main__.C object at 0x10048b890>
>>> c
<__main__.C object at 0x10048b890>

¹具体函数为func_descr_get中的Objects/funcobject.c。

Answer 3

您必须考虑的是在 Python 中 everything is an object。通过确定更容易理解正在发生的事情。如果你有一个函数def foo(bar): print bar，你可以做spam = foo并调用spam(1)，当然是1。

Python 中的对象将其实例属性保存在名为__dict__ 的字典中，并带有指向其他对象的“指针”。作为functions in Python are objects as well，它们可以作为简单的变量进行分配和操作，传递给其他函数等。Python 的面向对象实现利用了这一点，并将方法视为属性，作为在__dict__ 中的函数对象。

实例方法的first parameter is always the instance object itself，通常称为self（但也可以称为this 或banana）。当直接在class 上调用方法时，它不会绑定到任何实例，因此您必须给它一个实例对象作为第一个参数（A.func(A())）。当你调用bound function (A().func()) 时，方法的第一个参数self 是隐式的，但在幕后，Python 的作用与直接调用未绑定函数并将实例对象作为第一个参数。

如果理解这一点，那么分配A.func = func（在幕后执行A.__dict__["func"] = func）会给您留下一个未绑定的方法，这一点不足为奇。

在您的示例中，def func(cls): pass 中的 cls 实际上将传递的是 A 类型的实例 (self)。当您应用 classmethod 或 staticmethod decorators 时，只需在调用函数/方法之前获取在调用函数/方法期间获得的第一个参数，并将其转换为其他参数。

classmethod 接受第一个参数，获取实例的class 对象，并将其作为第一个参数传递给函数调用，而staticmethod 只是丢弃第一个参数并在没有它的情况下调用函数。

Answer 4

第 1 点：您定义的函数 func 在 Python 中以 First-Class Object 的形式存在。

第 2 点：Python 中的类将它们的属性存储在它们的 __dict__ 中。

那么当你在 Python 中将函数作为类属性的值传递时会发生什么？该函数存储在类的__dict__ 中，使其成为该类的方法，可通过调用分配给它的属性名称来访问。

Answer 5

关于 MTsoul 对 Gabriel Hurley 的回答的评论：

不同的是func 有一个__call__() 方法，使其“可调用”，即您可以对其应用() 运算符。查看the Python docs（在该页面上搜索__call__）。