100 道 Python 经典面试题超强汇总（三）：Python 对象内部

《Python Cookbook》的作者David Beazley的课程PPT开源了，目标用户是希望从编写基础脚本过渡到编写更复杂程序的高级 Python 程序员，课程主题侧重于流行库和框架中使用的编程技术，主要目的是更好地理解 Python 语言本身，以便阅读他人的代码，并将新发现的知识应用到自己的项目中。内容组织的很棒，总共分为九个章节，我在阅读过程中顺便翻译整理下，用来查缺补漏了。翻译内容并非原版无对照翻译，有所增减，本篇是系列第四节。

感兴趣可前往原课件进行阅读 https://github.com/dabeaz-course/python-mastery/blob/main/PythonMastery.pdf

LLM应用全栈开发

字典

字典与实例

字典保存实例数据，每个实例都有自己的私有字典，如果创建了某个类的 100 个实例，则有 100 个保存数据的字典

字典与类

字典保存类的成员

实例与类

• 实例字典保存每个实例唯一的数据，而类字典保存所有实例共同共享的数据

• __ class__ 属性引用回类

  >>> s = Stock('GOOG', 100, 490.10)
  >>> s.__dict__
  {'name':'GOOG','shares':100,'price':490.10 }
  >>> s.__class__
  <class '__main__.Stock'>
  >>>
  

  

修改实例

修改对象的操作总是更新底层字典

>>> s = Stock('GOOG',100,490.10)
>>> s.__dict__
{'name':'GOOG', 'shares':100, 'price':490.10 }
>>> s.shares = 50
>>> s.date = '6/7/2007'
>>> s.__dict__
{ 'name':'GOOG', 'shares':50, 'price':490.10,
'date':'6/7/2007'}
>>> del s.shares
>>> s.__dict__
{ 'name':'GOOG', 'price':490.10, 'date':'6/7/2007'}
>>>

属性读取

首先检查实例__dict__，如果没有找到，则查看类的__dict__

类继承

父类在每个类中存储为元组，扩展了用于查找属性的搜索过程

class A(B,C):
		...
>>> A.__bases__
(,)
>>>

多重继承

MRO（Method Resolution Order）是指在面向对象编程中，确定类的方法调用顺序的算法。在Python中，MRO是通过C3线性化算法来实现的。C3线性化算法是一种基于拓扑排序的算法，用于解决多继承中方法调用的冲突问题，该算法保证了类的方法调用顺序满足一些重要的特性，例如保持局部顺序和首选父类等。

在Python中，类的继承是通过在类定义时指定基类来实现的。当一个类继承自多个基类时，Python会按照特定的顺序来解析方法调用。下面是一个示例，展示了MRO的工作原理：

class A:
    def some_method(self):
        print("A's method")

class B(A):
    def some_method(self):
        print("B's method")

class C(A):
    def some_method(self):
        print("C's method")

class D(B, C):
    pass

d = D()
d.some_method()

在这个例子中，类D继承自类B和类C，而类B和类C都继承自类A。对于类D，其MRO的顺序可以通过以下方式获取：

print(D.__mro__)

输出结果为：

(, , , , )

从输出结果可以看出，方法调用的顺序是D -> B -> C -> A -> object。这意味着在类D中调用some_method()方法时，首先会在类D中查找该方法，如果找不到，则按照MRO的顺序在类B、类C和类A中查找，直到找到该方法或者到达object类。

super()

super()函数实际上是通过方法解析顺序（MRO）查找父类的方法，并在父类的上下文中执行该方法。这样可以实现子类对父类方法的扩展和重写，而不会丢失父类方法的功能。

class A(Base):
    def spam(self):
        Base.spam(self)
class A(Base):
    def spam(self):
        super().spam()

继承类时的三个原则

• 方法参数的要兼容：重写的方法必须在整个层次结构中具有兼容的签名，如果有不同的方法签名，使用关键字参数。

• 方法调用链必须以一个终止操作结束

  

• 尽量使用 super()

描述符协议

看着篇吧 Python 描述符简介，PPT 内容组织的有点乱

• 每当访问类上的属性时，都会检查该属性以查看它是否是一个看起来像所谓的“描述符”的对象

• 描述符包含有关实例、类和值的信息

• self 是描述符本身，instance 是它正在操作的对象。

  

• 类的每个主要特征都是使用描述符来实现的

  • 实例方法
  • 静态方法（@staticmethod）
  • 类方法（@classmethod）
  • 属性（@property）
  • __ slots __

• 描述符提供了在运行时将实例和类连接在一起的粘合剂

  描述符通常是作为类的属性来定义的，它们实现了一些特殊的方法，如__get__、__set__和__delete__。这些方法允许描述符拦截对属性的访问，并执行自定义的行为。

  class Descriptor:
      def __get__(self, instance, owner):
          print("Getting the value")
          return instance._value
  
      def __set__(self, instance, value):
          print("Setting the value")
          instance._value = value
  
      def __delete__(self, instance):
          print("Deleting the value")
          del instance._value
  
  
  class MyClass:
      attribute = Descriptor()
  
      def __init__(self, value):
          self._value = value
  
  
  obj = MyClass(10)
  print(obj.attribute)  # Output: Getting the value     10
  
  obj.attribute = 20  # Output: Setting the value
  print(obj.attribute)  # Output: Getting the value     20
  
  del obj.attribute  # Output: Deleting the value
  

属性访问方法

• 类可以拦截属性访问

• 设置、删除和获取属性的特殊方法集

  

__getattribute__()

• 每次读取属性时调用
• 默认行为查找描述符、检查实例字典、检查基类（继承）等。
• 如果在完成所有这些步骤后仍找不到该属性，则会调用 __ getattr__

__getattr__()

• 一种故障安全方法。如果使用标准机制找不到属性，则调用
• 默认行为是引发 AttributeError
• 可自定义

__ setattr__()

• 每次设置属性时调用
• 默认行为检查描述符、将值存储在实例字典中等。

__ delattr__()

• 每次删除属性时调用
• 默认行为检查描述符并从实例字典中删除

自定义访问

• 类可以重新定义属性访问方法来实现自定义处理
• 最常见的应用是创建包装对象、代理和其他类似类型的对象

代理方式

保存对对象的内部引用；属性访问被重定向到持有的对象

class Proxy:
    def __init__(self,obj):
        self._obj = obj
    def __getattr__(self,name):
        print('getattr:', name)
        return getattr(self._obj, name)

委派方式

有时用作继承的替代方式

class A:
    def foo(self):
        print('A.foo')
    def bar(self):
        print('A.bar')
class B:
    def __init__(self):
    		self._a = A()
    def bar(self):
    		print('B.bar')
    		self._a.bar()
    def __getattr__(self, name):
    		return getattr(self._a, name)