为什么使用描述符可以引入 __slots__？答案

【问题标题】：Why the introduction of __slots__ was made possible with descriptors?为什么使用描述符可以引入 __slots__？
【发布时间】：2019-12-04 20:17:18
【问题描述】：

在“Python 的历史”系列的this blog post 中，Guido van Rossum 说：

描述符的另一个增强功能是在类中引入了 __slots__ 属性。

我把这句话理解为：在底层，__slots__ 是由描述符实现的。

但与我的解释相反，Guido van Rossum 后来写了几行：

在幕后，此功能的实现完全在 C 中完成，并且非常高效。

那么，__slots__ 不是由描述符实现的？

但两句话之后，他又写道：

__slots__ 不仅是描述符的有趣应用，...

那么，__slots__ 和描述符的实际情况是什么？

__slots__ 是否由描述符实现？如果是：如何？

【问题讨论】：

标签： python slots python-descriptors

【解决方案1】：

这些陈述并不自相矛盾。 __slots__ 定义的属性是所创建类的描述符并且该描述符的实现是用 C 编写的（假设是 CPython）。

描述符类被称为member_descriptor，从这个示例代码可以看出：

import inspect

class Test:
    __slots__ = 'a',
    def __init__(self, a):
        self.a = a

type(Test.a)                        # member_descriptor
inspect.isdatadescriptor(Test.a)    # True
inspect.ismemberdescriptor(Test.a)  # True

快速搜索 GitHub 上的 CPython 存储库发现 the C implementation of it (Link for CPython version 3.8.0)。

更详细一点：

Python 类本质上是一个dict，带有（很多）花里胡哨。另一方面，有一些 Python-C 类使用 C-struct 来实现 Python 类。这样的 C-struct 比字典更快并且需要（显着）更少的内存，即使它只包含 Python 对象（基本上是一个包含对 Python 对象的引用的 C 数组）。

为了使“普通”Python 类能够受益于更快的访问和减少的内存占用，__slots__ 被引入。带有__slots__ 的类本质上将被转换为C 结构。然而，为了使属性查找/设置/删除映射到相应的struct 成员成为可能，需要某种翻译层（描述符）。在__slots__ 中定义的成员的翻译层是member_descriptor。

因此，当您在 __slots__-class 的实例上查找属性时，您将获得 member_descriptor 并且 member_descriptor 将知道如何获取/设置/删除底层 C-@ 的成员987654335@.

【讨论】：

【解决方案2】：

考虑一个简单的类：

class A:
    __slots__ = ('a',)

a 是什么？这是一个描述符：

>>> type(A.a)
<class 'member_descriptor'>

__slots__ 值中的每个字符串都用于创建具有 member_descriptor 值的该名称的类属性。

这意味着您可以（尝试）通过A.a.__get__访问它

>>> a = A()
>>> a.a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: a

用A.a.__set__分配给它

>>> a.a = 7

并尝试再次访问它:)

>>> a.a
7

你不能做的是尝试分配给实例上的任何其他属性：

>>> A.b
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: type object 'A' has no attribute 'b'
>>> a.b
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'A' object has no attribute 'b'
>>> a.b = 0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'A' object has no attribute 'b'

__slots__ 的存在不仅创建了请求的类属性，而且防止在实例上创建任何其他属性。

【讨论】：