理解 python 的 method 和 function 兼谈 descriptor

dog1888

总是看到有人对 python 中的 method 和 function 之间关系的困惑，其实初学 python 时我也困惑过，不过现在自认为对这个问题还是基本清楚了 ;-)。
　　我在前面写过的 selfless python 里面说过 method 本质上就是 function，这个从它们的形式上也看得出来，呵呵，而让人困惑的问题主要就是那个隐式传入的 self 参数。这其实是利用了descriptor 机制，请看代码：


>>> class Temp(object):
...   def test(self, a):
...     print self, a
...
>>> func = Temp.__dict__['test']
>>> func
<function at="" test="">
>>> func(1, 2)
1 2
</function>
由此可见 test 就是个不折不扣的函数！
>>> Temp.test
<unbound temp.test="" method="">
>>> t = Temp()
>>> t.test
<bound of="" temp.test="" method=""><__main__.Temp object at 0x00B46CD0>>
</bound></unbound>
但是这又是怎么回事了？哪里冒出个 bound/unbound method 来了？
>>> dir(func)
['__call__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__doc__', '__get__', '__ge
tattribute__', '__hash__', '__init__', '__module__', '__name__', '__new__', '__r
educe__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__str__', 'func_closure',
'func_code', 'func_defaults', 'func_dict', 'func_doc', 'func_globals', 'func_na
me']

请注意其中的 __get__ 方法，这就是 descriptor 的标志(任何定义了 __get__, __set__, __delete__ 三个方法中的一个或几个的对象都是 descriptor ，这几个方法的意思大家应该能猜到了)
根据对象 attribute 的查找策略，当 t.test 时，首先根据 attribute查找策略找到这个函数对象，然后会发现它有 __get__ 属性，则调用之，并把它的返回值当作该 attribute 的值。
Temp.test 等价于 Temp.__dict__['test'].__get__(None, Temp)
t.test    等价于 Temp.__dict__['test'].__get__(t, Temp)

　　其实你可以把 func.__get__ 的实现想象成下面这个等价物：


>>> class Function(object):
...     def __get__(self, obj, objtype=None):
...         import types
...         return types.MethodType(self, obj, objtype)

　　到这里事情已经比较清楚了，不过还有一点可能仍然会让你感到困惑：


>>> Temp.test = test
>>> t.test(1)
<__main__.Temp object at 0x00B46E90> 1
>>> t.test = test
>>> t.test(1)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in ?
TypeError: test() takes exactly 2 arguments (1 given)
>>> t.test
<function at="" test="">
</function></stdin>
　　咦？不是说 function 是 descriptor 的吗？怎么这里没有去调用它的 __get__ 方法呢？

　　另外：


>>> class Meta(type):pass
...
>>> class Temp(object):
...   __metaclass__ = Meta
...
>>> class Desc(object):
...   def __get__(self, instance, type):
...     print instance, type
...
>>> desc = Desc()
>>> Meta.d = desc
>>> Meta.d
None <class __main__.meta="">
>>> Temp.d
<class __main__.temp=""> <class __main__.meta="">
>>> Temp.d = desc
>>> Temp.d
None <class __main__.temp="">
>>> t = Temp()
>>> t.d
<__main__.Temp object at 0x00B46DD0> <class __main__.temp="">
>>> t.d = desc
>>> t.d
<__main__.Desc object at 0x00B46D30>
</class></class></class></class></class>
　　注意到，到最后一步 t.d 的时候也没有对 descriptor 求值。这个道理和上面那个是一样的，仔细看一下 attribute 查找策略 就可以找到答案了， descriptor 只有绑定在 type object 上才有效。

　　这里我们涉及到了 python对象一种分类： type object 和 非 type object ，这两种对象在 attribute 查找过程中的待遇是不一样的。

　　简单地说 type object 包括 type, type 的子类( 也就是 metaclass 了 )、 type 的实例( 也就是 class 了 )

　　一般来说 type object 和 非 type object 不光在 attribute 受到不平等待遇，而且非 type object 还不能成为其它对象的基类型，想成为 metaclass 更是痴心妄想了。

　　不过就像我以前说过的那样，python 中的对象本质上都是平等的，区分它们的唯一方法是它们的接口，所以我相信所谓 type object 与 非 type object 的区别也只在于接口而已。也就是说只要实现 type object 所需的接口，任何对象都可以成为 type object 。
　　参考：
　　How-To Guide for Descriptors
　　Python Attributes and Methods