《零基础入门学习Python》第046讲：魔法方法：描述符（Property的原理）

柔情只为你懂 2022-04-11 04:46 183阅读 0赞

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0. 请写下这一节课你学习到的内容：格式不限，回忆并复述是加强记忆的好方式！

测试题（笔试，不能上机哦~）

0. 请尽量用自己的语言来解释什么是描述符（不要搜索来的答案，用自己的话解释）？

1. 描述符类中，分别通过哪些魔法方法来实现对属性的 get、set 和 delete 操作的？

2. 请问以下代码，分别调用 test.a 和 test.x，哪个会打印“getting…”?

3. 请问以下代码会打印什么内容？

4. 请问以下代码会打印什么内容？

动动手（一定要自己动手试试哦~）

0. 按要求编写描述符 MyDes：当类的属性被访问、修改或设置的时候，分别做出提醒。

1. 按要求编写描述符 MyDes：记录指定变量的读取和写入操作，并将记录以及触发时间保存到文件：record.txt

2. 再来一个有趣的案例：编写描述符 MyDes，使用文件来存储属性，属性的值会直接存储到对应的pickle（腌菜，还记得吗？）的文件中。如果属性被删除了，文件也会同时被删除，属性的名字也会被注销。

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## 0. 请写下这一节课你学习到的内容：格式不限，回忆并复述是加强记忆的好方式！ ##

前面的课程中我们提到了 property 函数，那 property 到底是怎样实现的呢？今天我们谈论的问题是描述符，

描述符就是将某种特殊类型的类的实例指派给另一个类的属性。大家对于这个定义可能还不是很理解，等会会举例说明。首先，什么是特殊类型呢？特殊类型的要求是至少要实现以下三个方法其中一个或全部实现。

（一）•\_\_get\_\_(self, instance, owner)

–用于访问属性，它返回属性的值

（二）•\_\_set\_\_(self, instance, value)

–将在属性分配操作中调用，不返回任何内容

（三）•\_\_delete\_\_(self, instance)

–控制删除操作，不返回任何内容

这三个方法和我们上节课提到的 \_\_getattr\_\_, \_\_setattr\_\_, delattr\_\_是很相像的，但是这三个我们称之为属于描述符属性的方法。\_\_get\_\_用于访问属性的时候直接调用，\_\_set\_\_用于将属性分配，也就是赋值的时候被调用，\_\_delete\_\_用于删除属性的时候被调用。

先来一个最直观的例子：

>>> class MyDescriptor:
    	def __get__(self, instance, owner):
    		print("getting...", self, instance, owner)
    	def __set__(self, instance, value):
    		print("setting...", self, instance, value)
    	def __delete__(self, instance):
    		print("deleting...", self, instance)
    
    		
    >>> class Test:
    	x = MyDescriptor()

先来写一个描述符 MyDescriptor，并且把所有方法的参数给打印出来。

再来一个真正的Test类来测试一下，就给一个属性 x ，把 MyDescriptor() 的实例指派给Test类的属性 x。我们就说 MyDescriptor 类就是 x 的描述符。（是不是一下子感觉到了 property 的影子）。

我们下面实例化 Test 类，对 x 属性进行各种操作，看看描述符类 MyDescriptor 会有怎样的响应。

>>> test = Test()
    >>> test.x
    getting... <__main__.MyDescriptor object at 0x000002681DA3D1D0> <__main__.Test object at 0x000002681DA25390> <class '__main__.Test'>
    >>> test
    <__main__.Test object at 0x000002681DA25390>
    >>> Test
    <class '__main__.Test'>
    >>> test.x = "x-man"
    setting... <__main__.MyDescriptor object at 0x000002681DA3D1D0> <__main__.Test object at 0x000002681DA25390> x-man
    >>> del test.x
    deleting... <__main__.MyDescriptor object at 0x000002681DA3D1D0> <__main__.Test object at 0x000002681DA25390>

我们尝试直接打印 test.x ，我们看到会调用描述符的 \_\_get\_\_，并且参数的意义也很明确， self 是描述符类本身的实例，instance 参数是 它的拥有者 Test 的实例 test，我们直接打印 test，就和 instance 的内容一样，然后 owner 就是它的拥有者 Test 类本身，我们直接打印 Test，就和 owner 的内容一样。

然后赋值（test.x = "x-man"）的时候，就会调用描述符的 \_\_set\_\_，删除（del test.x）的时候也是一样，调用\_\_delete\_\_。

我们刚才说过了，只要我们弄清楚描述符，那么 property 的秘密就不再是秘密了，没错，property 就是一个描述符类，我们这里就来定义一个属于自己的 property（MyProperty），来实现property的所有功能：（我们这里定义的MyProperty只是把 property 的功能进行照搬，大家可以加入自己的创意）

>>> class MyProperty:
    	def __init__(self, fget = None, fset = None, fdel = None):
    		self.fget = fget
    		self.fset = fset
    		self.fdel = fdel
    	def __get__(self, instance, owner):
    		return self.fget(instance)
    	def __set__(self, instance, value):
    		self.fset(instance, value)
    	def __delete__(self, instance):
    		self.fdel(instance)
    
    		
    >>> class C:
    	def __init__(self):
    		self._x = None
    	def getx(self):
    		return self._x
    	def setx(self, value):
    		self._x = value
    	def delx(self):
    		del self._x
    	x = MyProperty(getx, setx, delx)
    
    >>> c = C()
    >>> c.x = "x-man"
    >>> c._x
    'x-man'
    >>> del c.x
    >>> c._x
    Traceback (most recent call last):
      File "<pyshell#62>", line 1, in <module>
        c._x
    AttributeError: 'C' object has no attribute '_x'

接下来，我们来做一个练习：

•先定义一个温度类，然后定义两个描述符类用于描述摄氏度和华氏度两个属性。

•要求两个属性会自动进行转换，也就是说你可以给摄氏度这个属性赋值，然后打印的华氏度属性是自动转换后的结果。

公式：摄氏度 \* 1.8 + 32 = 华氏度

class Celsius:
            def __init__(self, value = 26.0):
                    self.value = float(value)
            def __get__(self, instance, owner):
                    return self.value
            def __set__(self, instance, value):
                    self.value = float(value)
                    
    class Fahrenheit:
            def __get__(self, instance, owner):
                    return instance.cel * 1.8 +32
            def __set__(self, instance, value):
                    instance.cel = (float(value) - 32) / 1.8
    
    class Temperature:
            cel = Celsius()
            fah = Fahrenheit()

>>> temp = Temperature()
    >>> temp.cel
    26.0
    >>> temp.fah
    78.80000000000001
    >>> temp.fah = 100
    >>> temp.cel
    37.77777777777778

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# 测试题（笔试，不能上机哦~） #

## 0. 请尽量用自己的语言来解释什么是描述符（不要搜索来的答案，用自己的话解释）？ ##

答：有时候，某个应用程序可能会有一个相当微妙的需求，需要你设计一些更为复杂的操作来响应（例如每当属性被访问时，你也许想创建一个日志记录）。最好的解决方案就是编写一个用于执行这些“更复杂的操作”的特殊函数，然后指定它在属性被访问时运行。那么一个具有这种函数的对象被称之为描述符。

往再简单了说，描述符就是一个类，一个至少实现 \_\_get\_\_()、\_\_set\_\_() 或 \_\_delete\_\_() 三个特殊方法中的任意一个的类。

## 1. 描述符类中，分别通过哪些魔法方法来实现对属性的 get、set 和 delete 操作的？ ##

答：\_\_get\_\_、\_\_set\_\_ 和 \_\_delete\_\_

\_\_get\_\_(self, instance, owner)  
\- 用于访问属性，它返回属性的值

\_\_set\_\_(self, instance, value)i  
\- 将在属性分配操作中调用，不返回任何内容

\_\_delete\_\_(self, instance)  
\- 控制删除操作，不返回任何内容

## 2. 请问以下代码，分别调用 test.a 和 test.x，哪个会打印“getting…”? ##

>>> class MyDes:
            def __get__(self, instance, owner):
                    print("getting...")
     
    >>> class Test:
            a = MyDes()
            x = a
     
    >>> test = Test()

答：都会打印滴。

## 3. 请问以下代码会打印什么内容？ ##

class MyDes:
        def __init__(self, value = None):
            self.val = value
     
        def __get__(self, instance, owner):
            return self.val - 20
     
        def __set__(self, instance, value):
            self.val = value + 10
            print(self.val)
     
    class C:
        x = MyDes()
     
    if __name__ == '__main__':  # 该模块被执行的话，执行下边语句。
        c = C()
        c.x = 10
        print(c.x)

答：需要注意的是 print(c.x) 访问了 c 的 x 属性，因此值减 20。

>>> 
    20
    0

## 4. 请问以下代码会打印什么内容？ ##

>>> class MyDes:
            def __init__(self, value = None):
                    self.val = value
            def __get__(self, instance, owner):
                    return self.val ** 2
     
    >>> class Test:
            def __init__(self):
                    self.x = MyDes(3)
     
    >>> test = Test()
    >>> test.x

答：如果你认为小甲鱼考的是 3 de 平方 == 9，那你就 too young too simple了！这其实是一个“陷阱”，我们先来看下会打印什么：

>>> test.x
    <__main__.MyDes object at 0x1058e6f60>

如你所见，访问实例层次上的描述符 x，只会返回描述符本身。为了让描述符能够正常工作，它们必须定义在类的层次上。如果你不这么做，那么 Python 无法自动为你调用 \_\_get\_\_ 和 \_\_set\_\_ 方法。

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# 动动手（一定要自己动手试试哦~） #

## 0. 按要求编写描述符 MyDes：当类的属性被访问、修改或设置的时候，分别做出提醒。 ##

程序实现如下：

>>> class Test:
            x = MyDes(10, 'x')
     
    >>> test = Test()
    >>> y = test.x
    正在获取变量： x
    >>> y
    10
    >>> test.x = 8
    正在修改变量： x
    >>> del test.x
    正在删除变量： x
    噢~这个变量没法删除~
    >>> test.x
    正在获取变量： x
    8

答：其实大家如果自己认真思考了代码，会发现我们这里描述符起到的作用是间接地保存指定变量的数据。

代码清单：

class MyDes:
        def __init__(self, initval=None, name=None):
            self.val = initval
            self.name = name
    
        def __get__(self, instance, owner):
            print("正在获取变量：", self.name)
            return self.val
    
        def __set__(self, instance, value):
            print("正在修改变量：", self.name)
            self.val = value
    
        def __delete__(self, instance):
            print("正在删除变量：", self.name)
            print("噢~这个变量没法删除~")

## 1. 按要求编写描述符 MyDes：记录指定变量的读取和写入操作，并将记录以及触发时间保存到文件：record.txt ##

程序实现如下：

>>> class Test:
            x = Record(10, 'x')
            y = Record(8.8, 'y')
     
    >>> test = Test()
    >>> test.x
    10
    >>> test.y
    8.8
    >>> test.x = 123
    >>> test.x = 1.23
    >>> test.y = "I love FishC.com!"
    >>>

产生文件：record.txt

![202230ezbfnfofanjbd7vp.png][]

答：这道题考察的点比较多，例如字符串的转换、文件的操作、time 模块的用法、描述符……大家哪里不会补哪里~

代码清单：

import time
    
    class Record:
        def __init__(self, initval=None, name=None):
            self.val = initval
            self.name = name
            self.filename = "record.txt"
    
        def __get__(self, instance, owner):
            with open(self.filename, 'a', encoding='utf-8') as f:
                f.write("%s 变量于北京时间 %s 被读取，%s = %s\n" % \
                        (self.name, time.ctime(), self.name, str(self.val)))
            return self.val
    
        def __set__(self, instance, value):
            filename = "%s_record.txt" % self.name
            with open(self.filename, 'a', encoding='utf-8') as f:
                f.write("%s 变量于北京时间 %s 被修改, %s = %s\n" % \
                        (self.name, time.ctime(), self.name, str(value)))
            self.val = value

## 2. 再来一个有趣的案例：编写描述符 MyDes，使用文件来存储属性，属性的值会直接存储到对应的pickle（腌菜，还记得吗？）的文件中。如果属性被删除了，文件也会同时被删除，属性的名字也会被注销。 ##

举个栗子：

>>> class Test:
            x = MyDes('x')
            y = MyDes('y')
            
    >>> test = Test()
    >>> test.x = 123
    >>> test.y = "I love FishC.com!"
    >>> test.x
    123
    >>> test.y
    'I love FishC.com!'

产生对应的文件存储变量的值：

![202346pq411q3b46iqb47j.png][]

如果我们删除 x 属性：

>>> del test.x
    >>>

对应的文件也不见了：

![202428y1swhs931i8showi.png][]

代码清单：

import os
    import pickle
    
    class MyDes:
        saved = []
    
        def __init__(self, name = None):
            self.name = name
            self.filename = self.name + '.pkl'
    
        def __get__(self, instance, owner):
            if self.name not in MyDes.saved:
                raise AttributeError("%s 属性还没有赋值！" % self.name)
    
            with open(self.filename, 'rb') as f:
                value = pickle.load(f)
    
            return value
    
        def __set__(self, instance, value):
            with open(self.filename, 'wb') as f:
                pickle.dump(value, f)
                MyDes.saved.append(self.name)
    
        def __delete__(self, instance):
            os.remove(self.filename)
            MyDes.saved.remove(self.name)

[202230ezbfnfofanjbd7vp.png]: /images/20220411/c065b421a5664429b3f51095d01d2bb1.png
[202346pq411q3b46iqb47j.png]: /images/20220411/3cfdb686fa3349319aa89c38aec607e5.png
[202428y1swhs931i8showi.png]: /images/20220411/1761d6d0399d498d9282d119a20cfe12.png