Python深入03 物件的屬性

Python一切皆物件(object)，每個物件都可能有多個屬性(attribute)。Python的屬性有一套統一的管理方案。

屬性的__dict__系統

物件的屬性可能來自於其類定義，叫做類屬性(class attribute)。類屬性可能來自類定義自身，也可能根據類定義繼承來的。一個物件的屬性還可能是該物件例項定義的，叫做物件屬性(object attribute)。

物件的屬性儲存在物件的__dict__屬性中。__dict__為一個詞典，鍵為屬性名，對應的值為屬性本身。我們看下面的類和物件。chicken類繼承自bird類，而summer為chicken類的一個物件。

class bird(object):
    feather = True
class chicken(bird):
    fly = False
    def __init__(self, age):
        self.age = age
summer = chicken(2)
print(bird.__dict__)
print(chicken.__dict__)
print(summer.__dict__)

下面為我們的輸出結果：

{'__dict__': <attribute '__dict__' of 'bird' objects>, '__module__': '__main__', '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'bird' objects>, 'feather': True, '__doc__': None}
{'fly': False, '__module__': '__main__', '__doc__': None, '__init__': <function __init__ at 0x2b91db476d70>}
{'age': 2}

第一行為bird類的屬性，比如feather。第二行為chicken類的屬性，比如fly和__init__方法。第三行為summer物件的屬性，也就是age。有一些屬性，比如__doc__，並不是由我們定義的，而是由Python自動生成。此外，bird類也有父類，是object類(正如我們的bird定義，class bird(object))。這個object類是Python中所有類的父類。

可以看到，Python中的屬性是分層定義的，比如這裡分為object/bird/chicken/summer這四層。當我們需要呼叫某個屬性的時候，Python會一層層向上遍歷，直到找到那個屬性。(某個屬性可能出現再不同的層被重複定義，Python向上的過程中，會選取先遇到的那一個，也就是比較低層的屬性定義)。

當我們有一個summer物件的時候，分別查詢summer物件、chicken類、bird類以及object類的屬性，就可以知道summer物件所有的__dict__，就可以找到透過物件summer可以呼叫和修改的所有屬性了。下面兩種屬性修改方法等效：

summer.__dict__['age'] = 3
print(summer.__dict__['age'])
summer.age = 5
print(summer.age)

 (上面的情況中，我們已經知道了summer物件的類為chicken，而chicken類的父類為bird。如果只有一個物件，而不知道它的類以及其他資訊的時候，我們可以利用__class__屬性找到物件的類，然後呼叫類的__base__屬性來查詢父類)

特性

同一個物件的不同屬性之間可能存在依賴關係。當某個屬性被修改時，我們希望依賴於該屬性的其他屬性也同時變化。這時，我們不能透過__dict__的方式來靜態的儲存屬性。Python提供了多種即時生成屬性的方法。其中一種稱為特性(property)。特性是特殊的屬性。比如我們為chicken類增加一個特性adult。當物件的age超過1時，adult為True；否則為False：

class bird(object):
    feather = True
class chicken(bird):
    fly = False
    def __init__(self, age):
        self.age = age
    def getAdult(self):
        if self.age > 1.0: return True
        else: return False
    adult = property(getAdult)   # property is built-in
summer = chicken(2)
print(summer.adult)
summer.age = 0.5
print(summer.adult)

特性使用內建函式property()來建立。property()最多可以載入四個引數。前三個引數為函式，分別用於處理查詢特性、修改特性、刪除特性。最後一個引數為特性的文件，可以為一個字串，起說明作用。

我們使用下面一個例子進一步說明:

class num(object):
    def __init__(self, value):
        self.value = value
    def getNeg(self):
        return -self.value
    def setNeg(self, value):
        self.value = -value
    def delNeg(self):
        print("value also deleted")
        del self.value
    neg = property(getNeg, setNeg, delNeg, "I'm negative")
x = num(1.1)
print(x.neg)
x.neg = -22
print(x.value)
print(num.neg.__doc__)
del x.neg

上面的num為一個數字，而neg為一個特性，用來表示數字的負數。當一個數字確定的時候，它的負數總是確定的；而當我們修改一個數的負數時，它本身的值也應該變化。這兩點由getNeg和setNeg來實現。而delNeg表示的是，如果刪除特性neg，那麼應該執行的操作是刪除屬性value。property()的最後一個引數("I'm negative")為特性negative的說明文件。

使用特殊方法__getattr__

我們可以用__getattr__(self, name)來查詢即時生成的屬性。當我們查詢一個屬性時，如果透過__dict__方法無法找到該屬性，那麼Python會呼叫物件的__getattr__方法，來即時生成該屬性。比如:

class bird(object):
    feather = True
class chicken(bird):
    fly = False
    def __init__(self, age):
        self.age = age
    def __getattr__(self, name):
        if name == 'adult':
            if self.age > 1.0: return True
            else: return False
        else: raise AttributeError(name)
summer = chicken(2)
print(summer.adult)
summer.age = 0.5
print(summer.adult)
print(summer.male)

每個特性需要有自己的處理函式，而__getattr__可以將所有的即時生成屬性放在同一個函式中處理。__getattr__可以根據函式名區別處理不同的屬性。比如上面我們查詢屬性名male的時候，raise AttributeError。

(Python中還有一個__getattribute__特殊方法，用於查詢任意屬性。__getattr__只能用來查詢不在__dict__系統中的屬性)

__setattr__(self, name, value)和__delattr__(self, name)可用於修改和刪除屬性。它們的應用面更廣，可用於任意屬性。

即時生成屬性的其他方式

即時生成屬性還可以使用其他的方式，比如descriptor(descriptor類實際上是property()函式的底層，property()實際上建立了一個該類的物件)。有興趣可以進一步查閱。

總結

__dict__分層儲存屬性。每一層的__dict__只儲存該層新增的屬性。子類不需要重複儲存父類中的屬性。

即時生成屬性是值得了解的概念。在Python開發中，你有可能使用這種方法來更合理的管理物件的屬性。