python 使用slots来限制类的实例属性的数量

一时失言乱红尘 2023-10-02 12:01 77阅读 0赞

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正常情况下，当我们定义了一个class，创建了一个class的实例后，我们可以给该实例绑定任何属性和方法，这就是动态语言的灵活性。先定义class：

class Student(object):
        pass

然后，尝试给实例绑定一个属性：

>>> s = Student()
    >>> s.name = 'Michael' # 动态给实例绑定一个属性
    >>> print(s.name)
    Michael

还可以尝试给实例绑定一个方法：

>>> def set_age(self, age): # 定义一个函数作为实例方法
    ...     self.age = age
    ...
    >>> from types import MethodType
    >>> s.set_age = MethodType(set_age, s) # 给实例绑定一个方法
    >>> s.set_age(25) # 调用实例方法
    >>> s.age # 测试结果
    25

但是，给一个实例绑定的方法，对另一个实例是不起作用的：

>>> s2 = Student() # 创建新的实例
    >>> s2.set_age(25) # 尝试调用方法
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: 'Student' object has no attribute 'set_age'

为了给所有实例都绑定方法，可以给class绑定方法：

>>> def set_score(self, score):
    ...     self.score = score
    ...
    >>> Student.set_score = set_score

给class绑定方法后，所有实例均可调用：

>>> s.set_score(100)
    >>> s.score
    100
    >>> s2.set_score(99)
    >>> s2.score
    99

通常情况下，上面的`set_score`方法可以直接定义在class中，但动态绑定允许我们在程序运行的过程中动态给class加上功能，这在静态语言中很难实现。

#### 使用\_\_slots\_\_ ####

但是，如果我们想要限制实例的属性怎么办？比如，只允许对Student实例添加`name`和`age`属性。

为了达到限制的目的，Python允许在定义class的时候，定义一个特殊的`__slots__`变量，来限制该class实例能添加的属性：

class Student(object):
        __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称

然后，我们试试：

>>> s = Student() # 创建新的实例
    >>> s.name = 'Michael' # 绑定属性'name'
    >>> s.age = 25 # 绑定属性'age'
    >>> s.score = 99 # 绑定属性'score'
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'

由于`'score'`没有被放到`__slots__`中，所以不能绑定`score`属性，试图绑定`score`将得到`AttributeError`的错误。

使用`__slots__`要注意，`__slots__`定义的属性仅对当前类实例起作用，对继承的子类是不起作用的：

>>> class GraduateStudent(Student):
    ...     pass
    ...
    >>> g = GraduateStudent()
    >>> g.score = 9999

除非在子类中也定义`__slots__`，这样，子类实例允许定义的属性就是自身的`__slots__`加上父类的`__slots__`。

源码：

#!/usr/bin/env python3
    # -*- coding: utf-8 -*-
    
    class Student(object):
        __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称
    
    class GraduateStudent(Student):
        pass
    
    s = Student() # 创建新的实例
    s.name = 'Michael' # 绑定属性'name'
    s.age = 25 # 绑定属性'age'
    # ERROR: AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'
    try:
        s.score = 99
    except AttributeError as e:
        print('AttributeError:', e)
    
    g = GraduateStudent()
    g.score = 99
    print('g.score =', g.score)

参考链接：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017501655757856