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python中的描述符python描述符的作用

更新时间：2023-12-26

Python描述符是什么

描述符是Python的一个高级特性，它允许用户定义一个对象属性的访问方式，并控制其访问的权限。Python的描述符通常通过实现类中的__get__、__set__、__delete__三个方法来实现属性的访问。描述符可以用于许多场合，比如属性访问权限控制、数据验证、高级数据类型、缓存等等。

class Descriptor:
    def __get__(self, instance, owner):
        print("__get__")

    def __set__(self, instance, value):
        print("__set__")

    def __delete__(self, instance):
        print("__delete__")

class Test:
    x=Descriptor()

t=Test()
t.x
t.x=1
del t.x

上述代码实现了一个最简单的描述符，Descriptor类是描述符，Test类中的x是描述符定义的属性。描述符可以用于任何对象，但通常是用于类属性。

描述符的作用

描述符的作用有很多种，下面列出其中一些：

1. 属性访问控制

class Descriptor:
    def __get__(self, instance, owner):
        print("__get__")

    def __set__(self, instance, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Value must be >=0.")
        instance.__dict__["x"]=value

class Test:
    x=Descriptor()

t=Test()
t.x=-1

上述代码演示了如何通过描述符控制属性的访问。在__set__方法中，我们通过判断输入值的大小，决定属性是否允许被赋值。这样我们可以防止用户输入错误的值。

2. 数据类型转换

class Int:
    def __get__(self, instance, owner):
        return instance.__dict__["x"]

    def __set__(self, instance, value):
        if not isinstance(value, int):
            raise ValueError("Value must be an int.")
        instance.__dict__["x"]=value

class Test:
    x=Int()

t=Test()
t.x="1"

上述代码中，我们通过实现Int描述符，在属性赋值时将输入值强制转换为整型。这对于需要保证数据精度和类型的场合非常有用。

3. 缓存

class Cached:
    def __init__(self, func):
        self.func=func
        self.cache={}

    def __get__(self, instance, owner):
        if instance is None:
            return self
        if instance not in self.cache:
            self.cache[instance]=self.func(instance)
        return self.cache[instance]

class Test:
    @Cached
    def x(self):
        print("Calculating x...")
        return 1

t1=Test()
t2=Test()
t1.x
t2.x
t1.x

上述代码中，我们在Test类的方法x上使用了Cached描述符，实现了一个缓存机制。在第一次调用实例方法x时，将计算结果保存到缓存中，下次调用时直接从缓存中取出结果，避免了计算的重复。

实现描述符的注意事项

当我们使用描述符时，需要注意一些细节：

1. 描述符应该定义在类级别

Descriptor类是一个描述符，它的方法可以被任意使用该属性的类实例调用，所以它应该定义在类级别。

2. 描述符应该保存数据至实例的__dict__属性中

当我们使用描述符时，需要注意属性的存储位置。在描述符类的__get__、__set__、__delete__方法中，数据应该存储到实例的__dict__属性中，这样才能实现对当前实例的属性访问控制，而不是类级别的属性控制。

3. 不应该直接访问描述符实例的属性

在__get__、__set__、__delete__方法中，我们应该使用instance.__dict__[attribute]而不是self.attribute来访问实例的属性，这样才能防止出现无限递归的问题。

4. 描述符中的删除操作不是必须的

在Descriptor类中，我们实现了__get__、__set__、__delete__三个方法，但删除操作并不是必须的。删除一个属性会将其从实例的__dict__属性中删除，如果不需要这种行为，可以不实现__delete__方法。

总结

Python的描述符是一种高级特性，它可以帮助我们控制属性的访问、数据类型转换、缓存等功能。当我们需要实现一些高级的操作时，可以考虑使用描述符来完成。在实现描述符时，需要注意一些重要的细节，比如描述符应该定义在类级别、数据应该存储到实例的__dict__属性中、不应该直接访问描述符实例的属性等等。掌握描述符的使用方法对于Python编程非常重要，能够使我们的代码更加优雅、安全和高效。

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