Python 物件當函式使及動態新增方法

Python · 發表 2019-02-08 16:42:41

摘要：繼續閱讀《Python Tricks: The Book》，書中說到 "Objects Can Behave Like Functions", 就是把物件當成函式來呼叫，在普通物件後加個括號就能呼叫相應的__call__ 函式。下面是書中的例子 class ...

繼續閱讀《Python Tricks: The Book》，書中說到 "Objects Can Behave Like Functions", 就是把物件當成函式來呼叫，在普通物件後加個括號就能呼叫相應的__call__ 函式。下面是書中的例子

class Adder:    def __init__(self, n):        self.n = n
    def __call__(self, x):        return self.n + x

然後是應用類Adder 的程式碼

plus_3 = Adder(3)

plus_3(4) # 普通物件 plus_3 當成函式來用

上面plus_3 是一個普能的物件，並非一個函式，但如果把它當成函式來看待，那麼plus_3(4) 就會去尋找相應的__call__ 函式。

這種行為與 Scala 的 case class 或 apply() 函式很類似。來一段 Scala 程式碼的演示

case class User(val id: Int) {
  def apply(name: String) {
    println(s"Id: ${id}, Hello ${name}")
  }
}
 
val user = User(1)  # case class 例項的建立，其實是 new User(1) 的縮寫形式
user("Yanbin")

上面的 Scala 執行輸出

Id: 1, Hello Yanbin

這裡的物件user 後直接加括號，當函式來對待實質是呼叫相應的apply(name) 函式。

進一步延伸，對於自定義的類我們可以事先建立__call__ 函式進行把物件當函式來用，但是對於別人建立的類是否能動態的新增__call__ 方法呢？這一部分的內容或許與上面所介紹的無多大的關係，不過既然是觀後感，不妨列在一塊。

動態新增方法

比如說有一個沒定義__call__ 方法的類

class Adder:
    def __init__(self, n):
        self.n = n

如何實現出與前面同樣的效果來

plus_3 = Adder(3)
plus_3(4)

上面的plus_3(4) 會報TypeError: 'Adder' object is not callable ，因為作為一個鴨子找不到__call__ 方法。

其實也很簡單，Python 的類或物件都是動態的，直接事後對Adder 加個__call__ 方法就成。下面寫成 lambda 的形式

給類新增例項方法

這裡我們定義一個foo(self, x) 方法，後面的例項都使用相同的foo 方法定義。

>>> def foo(self, x):
    self.n = self.n + x
    
>>> Adder.__call__ = foo
>>> plus_3 = Adder(3)
>>> plus_3(4)
>>> plus_3.n
>>> plus_3.__call__
<bound method foo of <__main__.Adder object at 0x7fac93f9e940>>

這裡注意到plus_3.__call__ 是一個bound method .

給物件新增例項方法

如果持有的是一個Adder 的物件plus_3 ，不直接給Adder 類增添__call__ 屬性，又該如何實現plus_3(4) 的呼叫呢？用plus_3.__class__ 就行。關鍵程式碼如下

>>> plus_3.__class__.__call__ = foo
>>> plus_3(4)          # 同樣的效果

但是不能像下面那樣直接給plus_3 例項新增__call__ 方法，比如下面的做法就有問題

>>> plus_3.__call__ = foo
>>> plus_3(4)      # 錯誤: TypeError: 'Adder' object is not callable
>>> plus_3.__call__(4)  # 錯誤: TypeError: foo() missing 1 required positional argument: 'x'
>>> plus_3.__call__
<function foo at 0x7fac97d04598>

plus_3.__call__ 是一個function , 即unbound method 。

plus_3.__call__(4) 中的引數傳遞給了foo(self, x) 的第一個引數self 了，而x 沒得到引數。

因為這時候foo 並未當作一個例項方法，更準確講是bound method , 即方法的第一個引數是例項本身，通過用self 作為形參名。

那是否能直接用plus_3.__call__ 的方式來新增新的bound method 方法呢？這時候可以應用 types 模組，下面進行嘗試

>>> plus_3 = Adder(3)
>>> import types
>>> plus_3.__call__ = types.MethodType(foo, plus_3)
>>> callable(plus_3)
False                   # 所以仍然不能用 plus_3(4) 的方式
>>> plus_3.__call__(4)  # 前面確實添加了 __call__ 方法
>>> plus_3.n
6                       # 並且 self 也是湊效的
 
>>> plus_3.__call__
<bound method foo of <__main__.Adder object at 0x7fac93fb0438>>

上面雖然是可以新增上一個__call__ 方法，它確實是一個 bound method , 但是隻能顯式的用 __call__ 來呼叫，有點特殊。再次嘗試

>>> from functools import partial
>>> plus_3.__call = partial(foo, plus_3)
>>> callable(plus_3)
False                     # 仍然不是 callable
>>> plus_3.__call__(4)    # 這樣沒問題
>>> plus_3.__call__
functools.partial(<function foo at 0x7fac97d04598>, <__main__.Adder object at 0x7fac93fb0438>)

用types.MethodType 確實可以新增bound method , 但是由它新增的 __call__ 方法後並不能改變callable 為False 的特徵，所以無法用plus_3(4) 的方式來呼叫__call__ 方法。同時證明了有 __call__ bound method 的物件也不一定能當作函式來呼叫。

一個 Python 物件的callable 為True ，直接當函式來呼叫也可能失敗，但是callable 為False 的話，當函式呼叫必定失敗。當有一個bound __call__ 方法時，callable 仍然為False 時就要深入callable 的原始碼來看判定規則了。

連結：

Python 物件當函式使及動態新增方法

動態新增方法

給類新增例項方法

給物件新增例項方法

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