探索Python下的property, classmethod, staticmethod的实现

Python有几个内置方法poperty, classmethod, staticmethod，其中property用来将方法变成属性，而classmethod将一个类的函数变成类方法，staticmethod将类的一个函数变成静态方法。它们是如何使用的，我这里就不讲了，只讲它们可能是怎样实现的。之所以说“可能”，是因为我并不确定，我对Python也只是初学，并且这里讲的可能也只是其中一种实现方式而已。

在讲实现之前我需要稍微介绍一下Python中的Descriptor，Descriptor提供了一种强大的机制来实现对属性的自定义访问。我建议大家都看下Shalabh Chaturvedi的这篇文章，我这篇博客不过是补充它只是简单提到的东西而已，甚至例子也大部分来源于那篇文章。

下面是一个Descriptor的例子（该例子来源于Shalabh Chaturvedi的文章）：

class Desc(object):
    def __get__(self, obj, cls=None):
        print '__get__: %s' % ((self, obj, cls),)

    def __set__(self, obj, val):
        print '__set__: %s' % ((self, obj, val),)

    def __delete__(self, obj):
        print '__delete__: %s' % ((self, obj), )

class C(object):
    d = Desc()

cobj = C()
x = cobj.d
cobj.d = 'setting a value'
cobj.__dict__['d'] = 'try to force a value'
x = cobj.d
del cobj.d

x = C.d
C.d = 'setting a value on class'

上面的代码输出：

__get__: (<__main__.Desc object at 0xb74b33cc>, <__main__.C object at 0xb74b342c>, <class '__main__.C'>)
__set__: (<__main__.Desc object at 0xb74b33cc>, <__main__.C object at 0xb74b342c>, 'setting a value')
__get__: (<__main__.Desc object at 0xb74b33cc>, <__main__.C object at 0xb74b342c>, <class '__main__.C'>)
__delete__: (<__main__.Desc object at 0xb74b33cc>, <__main__.C object at 0xb74b342c>)
__get__: (<__main__.Desc object at 0xb74b33cc>, None, <class '__main__.C'>)

我不想作太多解释，只需要注意访问和给cobj.d赋值调用的是Desc的__get__和__set__方法，即使通过__dict__来覆盖cobj的d属性时也是如此。（需要注意的是：Descriptor分为Data Descriptor和Non-Data Descriptor，区别在于Data Descriptor同时实现__get__和__set__方法，而Non-Data只实现了__get__方法，两者的行为不同，上面的例子是Data Descriptor）。

接下来，我们来看如何利用Descriptor来实现Python内置classmethod方法所提供的功能。为了和内置classmethod区别，我将它命名为myclassmethod，它的实现如下：

def myclassmethod(clsmethod):
    return ClassMethodDesc(clsmethod)

class ClassMethodDesc(object):
    def __init__(self, clsmethod):
        self.clsmethod = clsmethod

    def __get__(self, obj, cls=None):
        def wrap(*args, **kwargs):
            return self.clsmethod(cls, *args, **kwargs)
        return wrap

myclassmethod返回ClassMethodDesc，它是一个Non-Data Descriptor，只实现了__get__方法，它会返回一个函数，调用这个函数时，它会将调用委托给clsmethod，但第一个参数设置成会传递一个cls参数。它的使用方式和内置的classmethod实现一样，下面是个例子：

class ClassMethodDemo(object):
    def cls_method(cls):
        print 'You called class %s' % cls

    cls_method = myclassmethod(cls_method)

if __name__ == '__main__':
    obj = ClassMethodDemo()
    obj.cls_method()

    ClassMethodDemo.cls_method()

上面代码输出：

You called class <class '__main__.ClassMethodDemo'>
You called class <class '__main__.ClassMethodDemo'>

实现static方法同样很简单，这里就不写了。下面的myproperty方法实现和内置property基本一样的功能，只是它的参数都是必需的，并且只接受getmethod和setmethod两个方法，不再作解释.

def myproperty(getmethod, setmethod):
    return PropertyMethodDesc(getmethod, setmethod)

class PropertyMethodDesc(object):
    def __init__(self, getmethod, setmethod):
        self.getmethod = getmethod
        self.setmethod = setmethod

    def __get__(self, obj, cls=None):
        return self.getmethod(obj)

    def __set__(self, obj, val):
        return self.setmethod(obj, val)

class PropertyDemo(object):
    def get_a(self):
        print 'get_a invoked'
        return self.__dict__['a']
    def set_a(self, val):
        print 'set_a as %s' % val
        self.__dict__['a'] = val

    a = myproperty(get_a, set_a)

if __name__ == '__main__':
    obj = PropertyDemo()
    obj.a = 5
    print obj.a