从self、cls看Python的实例化.md

背景

刚开始学习Python的时候经常会有一个疑问，为什么每个类方法的第一个参与一定要加一个self？经过一定的编码后发现，怎么还有一些类方法里面写的是cls？

实例化

在使用类方法的时候，我们通常会把一个类做实例化之后再进行调用，比如这样：

class Calc(object):
	def add(self, x, y):
		print x + y


if __name__ == '__main__':
	calc = Calc()
	calc.add(1, 1)

这个self到底是什么呢？我们加两行代码来看。

class Calc(object):
	def add(self, x, y):
		print x + y
		print self


if __name__ == '__main__':
	calc = Calc()
	calc.add(1, 1)
	print calc
	
--->
2
<__main__.Calc object at 0x108b4e4d0>
<__main__.Calc object at 0x108b4e4d0>	

可以看的出来，这个self和实例化出来的calc都是Calc这个对象，并且指向的内存地址是同一个，也就是他们两个是同一个东西。

静态方法

在看别人的代码的时候，经常会看到一个@staticmethod。这个东西是静态方法，在类中的方法都必须要传self对象，但是一旦被@staticmethod装饰器装饰后的方法，就不需要传入self这个参数，如下：

class Calc(object):
	def add(self, x, y):
		print x + y

	@staticmethod
	def minus(x, y):
		print x - y


if __name__ == '__main__':
	calc = Calc()
	calc.add(1, 1)
	Calc.minus(3, 2)

具体来说这个有什么用？我个人理解来说在Python这个装饰器只是一个基于类设计的一个方法。你用一个def来实现，或者就用类方法来实现影响其实并不大。当然，你实例化了，也是可以通过实例来调用静态方法的。

类方法

在Python中还有一个方法@classmethod，使用了这个方法，传入的第一个参数就不是self，而是cls。比如这样：

class Calc(object):
	def add(self, x, y):
		print x + y

	@staticmethod
	def minus(x, y):
		print x - y

	@classmethod
	def multi(cls, x, y):
		print x * y


if __name__ == '__main__':
	calc = Calc()
	calc.add(1, 1)
	Calc.minus(3, 2)
	calc.multi(2, 2)
	
--->

2
1
4	

可以在这行代码中吧这个cls打出来看看是个什么东西，最为对比，同样也加上打印self。

<__main__.Calc object at 0x1033ef4d0>

这样对比出来就非常清晰了。cls指的是这个类，如果严谨一点可以再加上print Calc。而self是这个类的一个实例，是放在内存中的。

那么这个到底有什么用呢？说实话，一般来说没什么卵用，跟@staticmethod一样。可以在不需要实例化的时候调用这个方法。

划重点

如果你需要经常对函数的结构进行修改，那么这个方法就非常有用了。

英文好的可以看这里Meaning of @classmethod and @staticmethod for beginner?

英文不好的就看这里Python 中的 classmethod 和 staticmethod 有什么具体用途？ - 水中柳影的回答 - 知乎

实例化的过程

理解了self和cls是什么时候，可以继续再研究实例化的过程。

Python在实例化的过程中，会首先调用__new__这个内置的方法。如果我们重写这个方法，但是不按照原有的方式去写，那么就会实例化失败，比如这样：

class Calc(object):
	def __init__(self):
		print "class init..."

	def __new__(cls, *args, **kwargs):
		print "new a class..."

	def add(self, x, y):
		print x + y


if __name__ == '__main__':
	calc = Calc()
	print calc
	
--->
new a class...
None

可以看到，实例化了一个None出来。
在__new__方法总增加return object.__new__(cls)即可正常实例化。同时可以看到__init__方法也被执行了。

特别说明一下，这个object是Python所有的新式类的基类。

单例

了解了这些内容，重新来看看单例模式。之前介绍了一个不严谨的单例，这里来看一个比较严谨的单例示例。

class Single(object):
	def __new__(cls, *args, **kwargs):
		if not hasattr(cls, '_single'):
			cls._single = object.__new__(cls, *args, **kwargs)
		return cls._single

这里可以看到在__new__方法中加了一个判断，如果类实例化的时候没有_single这个属性，说明类还没有被实例化，这个时候就按照正常的方法实例化，如果发现有_single这个属性了，那么就直接返回类的_single对象，也就是已经被实例化的对象，通过这个逻辑来保证实例化的时候，只会存在一个实例。