Python 回调和首参数绑定

原创
2018/07/10 14:14
阅读数 506

函数参数的绑定和调用方式

这里想讨论的问题是,如果把python的方法作为参数传递给其他对象调用,那么相应的python实例是如何绑定的?

class C:
    def callback(self):
        print('callback')

    @staticmethod
    def sc():
        print('sc')

    @classmethod
    def cc(cls):
        print('cc')

def f():
    print('f')

def f_with_1_parameter(param):
    print(param)

def do_something(cb):
    print('do something')
    cb()

if __name__ == '__main__':
    instance = C()
    # 它们绑定的是谁?
    do_something(instance.callback)
    do_something(C.sc)
    do_something(C.cc)
    do_something(f)
    do_something(instance.f_with_1_parameter)
    do_something(C.f_with_1_parameter)

首参数绑定

python 有这样的约定,实例方法的第一个参数必然是self,名字可以不叫self,但是第一个参数总是调用方法的类实例。

类方法的第一个参数必然是cls,名字可以不叫cls,但是第一个参数总是调用该方法的类对象。

依照直觉,可以写出这样的代码。

class C:
	@classmethod
	def class_method_1(cls):
		print('class method 1')

	def instance_method_1(self):
		print('instance method 1')

def do_something(cb):
	cb()

cb(C.class_method_1)
cb(C().instance_method_1)

并且它们确实能很好地工作。

或许你们注意到了,C()创建了一个匿名的C类实例,然后将这个实例的instance_method_1交给了cb,这看起来是不安全的。

在C++中,相同的方法需要显式地将实例指针与实例方法绑定成一个函数对象。C++的实例方法确实是一个“函数”,它的this没有python的self那么魔幻。

直觉上感觉不安全,是因为 python 的对象是自动回收的,而且我们能看得出来:C()似乎没有引用了。

但其实不是,实例方法instance.method实际上已经绑定了instancemethod,在实例方法也失去引用之前,instance不会被释放。

这也是为什么instance_method = instance.method后,instance_method()工作得和instance.method()一样好的原因:这是python的魔法,将实例和实例方法绑定在了一起。

语法糖?

那么这种绑定是不是语法糖呢...

我也不知道(诶嘿)。语言规范查阅起来太麻烦了,稍稍不求甚解一下,看看 CPython 这个官方的实现是怎么处理的吧。

类.实例方法

首先是第一问:实例方法如果用class.method的方式调用,self参数会绑定成类对象吗?

class C:
	def method(self):
		print(self)

C.method()

输出是

Traceback (most recent call last):
  File "打码:/打码/打码/打码/test.py", line 6, in <module>
    C.method()
TypeError: method() missing 1 required positional argument: 'self

看来并不会,class.method的方式并不会将class绑定为self传递给method,只有通过实例.方法的情况会绑定实例对象到self参数。

实例.类方法

class C:

    @classmethod
    def method(cls):
        print (cls)

instance = C()
instance.method()

这次的结果比较神奇,因为它正常执行了。

<class '__main__.C'>

并没有报错。

这应该是类似于原型链的机制在其中作祟:instance.class_field是可以正常访问的,不像是C++访问类变量时需要class::class_field这样的特殊语法。

classmethod 装饰器做的事情感觉像是给一个函数包了一层重载了__get__的类,然后这个包了__get__descriptor打入另一个owner类里,可以参考下这篇文章Python3 Data Model

做个具体的实例。

def f(cls):
	print(cls)

def C:
	pass

C.f = classmethod(f)
C.f() # 正常执行

这应该是 classmethod装饰器实现的方式了(猜测)。

运行时改变类?

如果在运行时给类插入一个实例方法呢?如果插入的实例方法正常运作,说明这仅仅是一个语法糖:实例.方法会绑定self参数,仅此而已。

def f(self):
	print(self)

class C:
	pass

C.f = f
instance = C()
instance.f()

输出是

<__main__.C object at 0x038262B0>

看起来没错了,这仅仅是一个语法糖。

总结

实例.方法的形式访问到的其实是一个这样子的实例。

class WhoCare:
	def __init__(self, instance, method):
		"""
		在调用 实例.方法时,实例.方法构成了这样的一个奇特对象

		当然了,别当真。只是为了说明这种语法背后做了什么的理解。
		"""
		self._i=instance
		self._method=method

	def __call__(self,*args,**kwargs):
		"""
		反正固定了第一个 instance 参数,其他参数照样送进去就 ok
		"""
		self._method(self._i, *args, **kwargs)
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