Python反射復(fù)習(xí)課程

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。Python反射-引自/huxi/archive/2011/01/02/1924317.htmlHYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.htmlPython自?。ǚ瓷洌┲改显诠P者，也就是我的概念里，自省和反射是一回事，當(dāng)然其實(shí)我并不十分確定一定以及肯定，所以如果這確實(shí)是兩個(gè)不同的概念的話，還請(qǐng)多多指教：）轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明作者、出處并附上原文鏈接，多謝！update2011-3-10:更正函數(shù)的func_globals屬性含義。首先通過一個(gè)例子來看一下本文中可能用到的

2、對(duì)象和相關(guān)概念。HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?123456789101112131415#coding:UTF-8importsys#模塊，sys指向這個(gè)模塊對(duì)象importinspectdeffoo():pass#函數(shù)，foo指向這個(gè)函數(shù)對(duì)象classCat(object):#類，Cat指向這個(gè)類對(duì)象def_init_(self,name=kitty):=namedefsayHi(self):#實(shí)例方法，sayHi指向這個(gè)方法對(duì)象，使用類或?qū)嵗?sayHi訪問,saysHi!#訪問名為name的字段，使用實(shí)例.name訪問cat

3、=Cat()#cat是Cat類的實(shí)例對(duì)象printCat.sayHi#使用類名訪問實(shí)例方法時(shí)，方法是未綁定的(unbound)printcat.sayHi#使用實(shí)例訪問實(shí)例方法時(shí)，方法是綁定的(bound)有時(shí)候我們會(huì)碰到這樣的需求，需要執(zhí)行對(duì)象的某個(gè)方法，或是需要對(duì)對(duì)象的某個(gè)字段賦值，而方法名或是字段名在編碼代碼時(shí)并不能確定，需要通過參數(shù)傳遞字符串的形式輸入。舉個(gè)具體的例子：當(dāng)我們需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)通用的DBM框架時(shí)，可能需要對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的字段賦值，但我們無法預(yù)知用到這個(gè)框架的數(shù)據(jù)對(duì)象都有些什么字段，換言之，我們?cè)趯懣蚣艿臅r(shí)候需要通過某種機(jī)制訪問未知的屬性。這個(gè)機(jī)制被稱為反射（反過來讓對(duì)象告訴我們他

4、是什么），或是自省（讓對(duì)象自己告訴我們他是什么，好吧我承認(rèn)括號(hào)里是我瞎掰的-#），用于實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行時(shí)獲取未知對(duì)象的信息。反射是個(gè)很嚇唬人的名詞，聽起來高深莫測，在一般的編程語言里反射相對(duì)其他概念來說稍顯復(fù)雜，一般來說都是作為高級(jí)主題來講；但在Python中反射非常簡單，用起來幾乎感覺不到與其他的代碼有區(qū)別，使用反射獲取到的函數(shù)和方法可以像平常一樣加上括號(hào)直接調(diào)用，獲取到類后可以直接構(gòu)造實(shí)例；不過獲取到的字段不能直接賦值，因?yàn)槟玫降钠鋵?shí)是另一個(gè)指向同一個(gè)地方的引用，賦值只能改變當(dāng)前的這個(gè)引用而已。1.訪問對(duì)象的屬性以下列出了幾個(gè)內(nèi)建方法，可以用來檢查或是訪問對(duì)象的屬性。這些方法可以用于任意對(duì)象而不

5、僅僅是例子中的Cat實(shí)例對(duì)象；Python中一切都是對(duì)象。HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?1234567891011cat=Cat(kitty)#訪問實(shí)例屬性cat.sayHi()#調(diào)用實(shí)例方法printdir(cat)#獲取實(shí)例的屬性名，以列表形式返回ifhasattr(cat,name):#檢查實(shí)例是否有這個(gè)屬性setattr(cat,name,tiger)#sameas:=tigerprintgetattr(cat,name)#sameas:getattr(cat,sayHi)()#sameas:cat.sayHi()dir(

6、obj):調(diào)用這個(gè)方法將返回包含obj大多數(shù)屬性名的列表（會(huì)有一些特殊的屬性不包含在內(nèi)）。obj的默認(rèn)值是當(dāng)前的模塊對(duì)象。hasattr(obj,attr):這個(gè)方法用于檢查obj是否有一個(gè)名為attr的值的屬性，返回一個(gè)布爾值。getattr(obj,attr):調(diào)用這個(gè)方法將返回obj中名為attr值的屬性的值，例如如果attr為bar，則返回obj.bar。setattr(obj,attr,val):調(diào)用這個(gè)方法將給obj的名為attr的值的屬性賦值為val。例如如果attr為bar，則相當(dāng)于obj.bar=val。2.訪問對(duì)象的元數(shù)據(jù)當(dāng)你對(duì)一個(gè)你構(gòu)造的對(duì)象使用dir()時(shí)，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)列

7、表中的很多屬性并不是你定義的。這些屬性一般保存了對(duì)象的元數(shù)據(jù)，比如類的_name_屬性保存了類名。大部分這些屬性都可以修改，不過改動(dòng)它們意義并不是很大；修改其中某些屬性如function.func_code還可能導(dǎo)致很難發(fā)現(xiàn)的問題，所以改改name什么的就好了，其他的屬性不要在不了解后果的情況下修改。接下來列出特定對(duì)象的一些特殊屬性。另外，Python的文檔中有提到部分屬性不一定會(huì)一直提供，下文中將以紅色的星號(hào)*標(biāo)記，使用前你可以先打開解釋器確認(rèn)一下。2.0.準(zhǔn)備工作：確定對(duì)象的類型在types模塊中定義了全部的Python內(nèi)置類型，結(jié)合內(nèi)置方法isinstance()就可以確定對(duì)象的具體類型

8、了。isinstance(object,classinfo):檢查object是不是classinfo中列舉出的類型，返回布爾值。classinfo可以是一個(gè)具體的類型，也可以是多個(gè)類型的元組或列表。types模塊中僅僅定義了類型，而inspect模塊中封裝了很多檢查類型的方法，比直接使用types模塊更為輕松，所以這里不給出關(guān)于types的更多介紹，如有需要可以直接查看types模塊的文檔說明。本文第3節(jié)中介紹了inspect模塊。2.1.模塊(module)_doc_:文檔字符串。如果模塊沒有文檔，這個(gè)值是None。*_name_:始終是定義時(shí)的模塊名；即使你使用import.as為它取了

9、別名，或是賦值給了另一個(gè)變量名。*_dict_:包含了模塊里可用的屬性名-屬性的字典；也就是可以使用模塊名.屬性名訪問的對(duì)象。_file_:包含了該模塊的文件路徑。需要注意的是內(nèi)建的模塊沒有這個(gè)屬性，訪問它會(huì)拋出異常！HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?12345importfnmatchasmprintm._doc_.splitlines()0#Filenamematchingwithshellpatterns.printm._name_#fnmatchprintm._file_#/usr/lib/python2.6/fnmatch.

10、pycprintm._dict_.items()0#(fnmatchcase,)2.2.類(class)_doc_:文檔字符串。如果類沒有文檔，這個(gè)值是None。*_name_:始終是定義時(shí)的類名。*_dict_:包含了類里可用的屬性名-屬性的字典；也就是可以使用類名.屬性名訪問的對(duì)象。_module_:包含該類的定義的模塊名；需要注意，是字符串形式的模塊名而不是模塊對(duì)象。*_bases_:直接父類對(duì)象的元組；但不包含繼承樹更上層的其他類，比如父類的父類。HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?12345printCat._doc_#Non

11、eprintCat._name_#CatprintCat._module_#_main_printCat._bases_#(,)printCat._dict_#_module_:_main_,.2.3.實(shí)例(instance)實(shí)例是指類實(shí)例化以后的對(duì)象。*_dict_:包含了可用的屬性名-屬性字典。*_class_:該實(shí)例的類對(duì)象。對(duì)于類Cat，cat._class_=Cat為True。HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?123printcat._dict_printcat._class_printcat._class_=Cat#Tru

12、e2.4.內(nèi)建函數(shù)和方法(built-infunctionsandmethods)根據(jù)定義，內(nèi)建的(built-in)模塊是指使用C寫的模塊，可以通過sys模塊的builtin_module_names字段查看都有哪些模塊是內(nèi)建的。這些模塊中的函數(shù)和方法可以使用的屬性比較少，不過一般也不需要在代碼中查看它們的信息。_doc_:函數(shù)或方法的文檔。_name_:函數(shù)或方法定義時(shí)的名字。_self_:僅方法可用，如果是綁定的(bound)，則指向調(diào)用該方法的類（如果是類方法）或?qū)嵗ㄈ绻菍?shí)例方法），否則為None。*_module_:函數(shù)或方法所在的模塊名。2.5.函數(shù)(function)這里特指

13、非內(nèi)建的函數(shù)。注意，在類中使用def定義的是方法，方法與函數(shù)雖然有相似的行為，但它們是不同的概念。_doc_:函數(shù)的文檔；另外也可以用屬性名func_doc。_name_:函數(shù)定義時(shí)的函數(shù)名；另外也可以用屬性名func_name。*_module_:包含該函數(shù)定義的模塊名；同樣注意，是模塊名而不是模塊對(duì)象。*_dict_:函數(shù)的可用屬性；另外也可以用屬性名func_dict。不要忘了函數(shù)也是對(duì)象，可以使用函數(shù).屬性名訪問屬性（賦值時(shí)如果屬性不存在將新增一個(gè)），或使用內(nèi)置函數(shù)has/get/setattr()訪問。不過，在函數(shù)中保存屬性的意義并不大。func_defaults:這個(gè)屬性保存了函數(shù)

14、的參數(shù)默認(rèn)值元組；因?yàn)槟J(rèn)值總是靠后的參數(shù)才有，所以不使用字典的形式也是可以與參數(shù)對(duì)應(yīng)上的。func_code:這個(gè)屬性指向一個(gè)該函數(shù)對(duì)應(yīng)的code對(duì)象，code對(duì)象中定義了其他的一些特殊屬性，將在下文中另外介紹。func_globals:這個(gè)屬性指向定義函數(shù)時(shí)的全局命名空間。*func_closure:這個(gè)屬性僅當(dāng)函數(shù)是一個(gè)閉包時(shí)有效，指向一個(gè)保存了所引用到的外部函數(shù)的變量cell的元組，如果該函數(shù)不是一個(gè)內(nèi)部函數(shù)，則始終為None。這個(gè)屬性也是只讀的。下面的代碼演示了func_closure：HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?12

15、3456789101112#coding:UTF-8deffoo():n=1defbar():printn#引用非全局的外部變量n，構(gòu)造一個(gè)閉包n=2returnbarclosure=foo()printclosure.func_closure#使用dir()得知cell對(duì)象有一個(gè)cell_contents屬性可以獲得值printclosure.func_closure0.cell_contents#2由這個(gè)例子可以看到，遇到未知的對(duì)象使用dir()是一個(gè)很好的主意：）2.6.方法(method)方法雖然不是函數(shù)，但可以理解為在函數(shù)外面加了一層外殼；拿到方法里實(shí)際的函數(shù)以后，就可以使用2.5節(jié)

16、的屬性了。_doc_:與函數(shù)相同。_name_:與函數(shù)相同。*_module_:與函數(shù)相同。im_func:使用這個(gè)屬性可以拿到方法里實(shí)際的函數(shù)對(duì)象的引用。另外如果是2.6以上的版本，還可以使用屬性名_func_。im_self:如果是綁定的(bound)，則指向調(diào)用該方法的類（如果是類方法）或?qū)嵗ㄈ绻菍?shí)例方法），否則為None。如果是2.6以上的版本，還可以使用屬性名_self_。im_class:實(shí)際調(diào)用該方法的類，或?qū)嶋H調(diào)用該方法的實(shí)例的類。注意不是方法的定義所在的類，如果有繼承關(guān)系的話。HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?1

17、234im=cat.sayHiprintim.im_funcprintim.im_self#catprintim.im_class#Cat這里討論的是一般的實(shí)例方法，另外還有兩種特殊的方法分別是類方法(classmethod)和靜態(tài)方法(staticmethod)。類方法還是方法，不過因?yàn)樾枰褂妙惷{(diào)用，所以他始終是綁定的；而靜態(tài)方法可以看成是在類的命名空間里的函數(shù)（需要使用類名調(diào)用的函數(shù)），它只能使用函數(shù)的屬性，不能使用方法的屬性。2.7.生成器(generator)生成器是調(diào)用一個(gè)生成器函數(shù)(generatorfunction)返回的對(duì)象，多用于集合對(duì)象的迭代。_iter_:僅僅是一個(gè)可

18、迭代的標(biāo)記。gi_code:生成器對(duì)應(yīng)的code對(duì)象。gi_frame:生成器對(duì)應(yīng)的frame對(duì)象。gi_running:生成器函數(shù)是否在執(zhí)行。生成器函數(shù)在yield以后、執(zhí)行yield的下一行代碼前處于frozen狀態(tài)，此時(shí)這個(gè)屬性的值為0。next|close|send|throw:這是幾個(gè)可調(diào)用的方法，并不包含元數(shù)據(jù)信息，如何使用可以查看生成器的相關(guān)文檔。HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?123456789101112defgen():forninxrange(5):yieldng=gen()printg#printg.gi_c

19、ode#printg.gi_frame#printg.gi_running#0printg.next()#0printg.next()#1forning:printn,#234接下來討論的是幾個(gè)不常用到的內(nèi)置對(duì)象類型。這些類型在正常的編碼過程中應(yīng)該很少接觸，除非你正在自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)解釋器或開發(fā)環(huán)境之類。所以這里只列出一部分屬性，如果需要一份完整的屬性表或想進(jìn)一步了解，可以查看文末列出的參考文檔。2.8.代碼塊(code)代碼塊可以由類源代碼、函數(shù)源代碼或是一個(gè)簡單的語句代碼編譯得到。這里我們只考慮它指代一個(gè)函數(shù)時(shí)的情況；2.5節(jié)中我們?cè)岬娇梢允褂煤瘮?shù)的func_code屬性獲取到它。code的

20、屬性全部是只讀的。co_argcount:普通參數(shù)的總數(shù)，不包括*參數(shù)和*參數(shù)。co_names:所有的參數(shù)名（包括*參數(shù)和*參數(shù)）和局部變量名的元組。co_varnames:所有的局部變量名的元組。co_filename:源代碼所在的文件名。co_flags:這是一個(gè)數(shù)值，每一個(gè)二進(jìn)制位都包含了特定信息。較關(guān)注的是0b100(0 x4)和0b1000(0 x8)，如果co_flags&0b100!=0，說明使用了*args參數(shù)；如果co_flags&0b1000!=0，說明使用了*kwargs參數(shù)。另外，如果co_flags&0b100000(0 x20)!=0，則說明這是一個(gè)生成器函數(shù)(g

21、eneratorfunction)。HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?12345co=cat.sayHi.func_codeprintco.co_argcount#1printco.co_names#(name,)printco.co_varnames#(self,)printco.co_flags&0b100#02.9.棧幀(frame)棧幀表示程序運(yùn)行時(shí)函數(shù)調(diào)用棧中的某一幀。函數(shù)沒有屬性可以獲取它，因?yàn)樗诤瘮?shù)調(diào)用時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，而生成器則是由函數(shù)調(diào)用返回的，所以有屬性指向棧幀。想要獲得某個(gè)函數(shù)相關(guān)的棧幀，則必須在調(diào)用這個(gè)函數(shù)且這個(gè)函

22、數(shù)尚未返回時(shí)獲取。你可以使用sys模塊的_getframe()函數(shù)、或inspect模塊的currentframe()函數(shù)獲取當(dāng)前棧幀。這里列出來的屬性全部是只讀的。f_back:調(diào)用棧的前一幀。f_code:棧幀對(duì)應(yīng)的code對(duì)象。f_locals:用在當(dāng)前棧幀時(shí)與內(nèi)建函數(shù)locals()相同，但你可以先獲取其他幀然后使用這個(gè)屬性獲取那個(gè)幀的locals()。f_globals:用在當(dāng)前棧幀時(shí)與內(nèi)建函數(shù)globals()相同，但你可以先獲取其他幀。HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?123456defadd(x,y=1):f=insp

23、ect.currentframe()printf.f_locals#sameaslocals()printf.f_back#returnx+yadd(2)2.10.追蹤(traceback)追蹤是在出現(xiàn)異常時(shí)用于回溯的對(duì)象，與棧幀相反。由于異常時(shí)才會(huì)構(gòu)建，而異常未捕獲時(shí)會(huì)一直向外層棧幀拋出，所以需要使用try才能見到這個(gè)對(duì)象。你可以使用sys模塊的exc_info()函數(shù)獲得它，這個(gè)函數(shù)返回一個(gè)元組，元素分別是異常類型、異常對(duì)象、追蹤。traceback的屬性全部是只讀的。tb_next:追蹤的下一個(gè)追蹤對(duì)象。tb_frame:當(dāng)前追蹤對(duì)應(yīng)的棧幀。tb_lineno:當(dāng)前追蹤的行號(hào)。HYPER

24、LINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?12345678defdiv(x,y):try:returnx/yexcept:tb=sys.exc_info()2#return(exc_type,exc_value,traceback)printtbprinttb.tb_lineno#returnx/y的行號(hào)div(1,0)3.使用inspect模塊inspect模塊提供了一系列函數(shù)用于幫助使用自省。下面僅列出較常用的一些函數(shù)，想獲得全部的函數(shù)資料可以查看inspect模塊的文檔。3.1.檢查對(duì)象類型ismodule|class|function|meth

25、od|builtin(obj):檢查對(duì)象是否為模塊、類、函數(shù)、方法、內(nèi)建函數(shù)或方法。isroutine(obj):用于檢查對(duì)象是否為函數(shù)、方法、內(nèi)建函數(shù)或方法等等可調(diào)用類型。用這個(gè)方法會(huì)比多個(gè)is*()更方便，不過它的實(shí)現(xiàn)仍然是用了多個(gè)is*()。HYPERLINK/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html?123im=cat.sayHiifinspect.isroutine(im):im()對(duì)于實(shí)現(xiàn)了_call_的類實(shí)例，這個(gè)方法會(huì)返回False。如果目的是只要可以直接調(diào)用就需要是True的話，不妨使用isinstance(obj,collections.Ca

26、llable)這種形式。我也不知道為什么Callable會(huì)在collections模塊中，抱歉！我猜大概是因?yàn)閏ollections模塊中包含了很多其他的ABC(AbstractBaseClass)的緣故吧：）3.2.獲取對(duì)象信息getmembers(object,predicate):這個(gè)方法是dir()的擴(kuò)展版，它會(huì)將dir()找到的名字對(duì)應(yīng)的屬性一并返回，形如(name,value),.。另外，predicate是一個(gè)方法的引用，如果指定，則應(yīng)當(dāng)接受value作為參數(shù)并返回一個(gè)布爾值，如果為False，相應(yīng)的屬性將不會(huì)返回。使用is*作為第二個(gè)參數(shù)可以過濾出指定類型的屬性。getmodu

27、le(object):還在為第2節(jié)中的_module_屬性只返回字符串而遺憾嗎？這個(gè)方法一定可以滿足你，它返回object的定義所在的模塊對(duì)象。getfile|sourcefile(object):獲取object的定義所在的模塊的文件名|源代碼文件名（如果沒有則返回None）。用于內(nèi)建的對(duì)象（內(nèi)建模塊、類、函數(shù)、方法）上時(shí)會(huì)拋出TypeError異常。getsource|sourcelines(object):獲取object的定義的源代碼，以字符串|字符串列表返回。代碼無法訪問時(shí)會(huì)拋出IOError異常。只能用于module/class/function/method/code/frame/traceack對(duì)象。getargspec(func):僅用于方法，獲取方法聲明的參數(shù)，返回元組，分別是(普通參數(shù)名的列表,*參數(shù)名,*參數(shù)名,默認(rèn)值元組)。如果沒有值，將是空列表和3個(gè)None。如果是2.6以上版本，將返回一個(gè)命名元組(NamedTuple)，即除了索引外還可以使用屬性名訪問元組中的元素。HYPERLINK/huxi/ar