反射

反射機(jī)制就是在運(yùn)行時(shí)，動(dòng)態(tài)的確定對(duì)象的類型，并可以通過(guò)字符串調(diào)用對(duì)象屬性、方法、導(dǎo)入模塊，是一種基于字符串的事件驅(qū)動(dòng)。

解釋型語(yǔ)言：程序不需要編譯，程序在運(yùn)行時(shí)才翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，每執(zhí)行一次都要翻譯一次。因此效率比較低。相對(duì)于編譯型語(yǔ)言存在的，源代碼不是直接翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，而是先翻譯成中間代碼，再由解釋器對(duì)中間代碼進(jìn)行解釋運(yùn)行。比如Python/JavaScript / Perl /Shell等都是解釋型語(yǔ)言。

python是一門解釋型語(yǔ)言，因此對(duì)于反射機(jī)制支持很好。在python中支持反射機(jī)制的函數(shù)有g(shù)etattr()、setattr()、delattr()、exec()、eval()、__import__，這些函數(shù)都可以執(zhí)行字符串。

eval

計(jì)算指定表達(dá)式的值。它只能執(zhí)行單個(gè)表達(dá)式，而不能是復(fù)雜的代碼邏輯。而且不能是賦值表達(dá)式。

單個(gè)表達(dá)式：

a = "12 + 43"
b = eval(a)
print(b)

復(fù)雜表達(dá)式：

a = "print(12 + 43); print(1111)"
b = eval(a)
print(b)
# 輸出：
Traceback (most recent call last):
File "xxxx.py", line 10, in <module>
b = eval(a)
File "<string>", line 1
print(12 + 43); print(1111)
^
SyntaxError: invalid syntax

賦值：

a = 1
b = eval("a = 21")
print(b)

通常我們使用eval的時(shí)候，主要是使用它的返回值，獲取表達(dá)式計(jì)算出的值

exec

執(zhí)行復(fù)雜表達(dá)式，返回值永遠(yuǎn)都是None

b = exec("aa = 21")
print(b) # None，exec返回值為None
print(aa) # 21，exec執(zhí)行了賦值語(yǔ)句，并定義了aa變量

執(zhí)行復(fù)雜語(yǔ)句：

a = '''ret = []
for i in range(10):
ret.append(i)'''
exec(a)
print(ret) # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

導(dǎo)入模塊：

# 導(dǎo)入模塊
exec("import config")
print(config.KEYWORD)
# 動(dòng)態(tài)創(chuàng)建類
class Base:
def __init__(self):
print("Base")
a = "Base"
exec(a+"()")

導(dǎo)入模塊這個(gè)功能就非常厲害了，這樣我們就可以動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建各種模塊類。

eval()函數(shù)和exec()函數(shù)的區(qū)別：

eval()函數(shù)只能計(jì)算單個(gè)表達(dá)式的值，而exec()函數(shù)可以動(dòng)態(tài)運(yùn)行代碼段。

eval()函數(shù)可以有返回值，而exec()函數(shù)返回值永遠(yuǎn)為None。

再看一下下面的例子：

class Base:
def __init__(self):
print("Base")
def test(self):
print("test")
return "Base::test"

如果我們想通過(guò)字符串來(lái)調(diào)用a對(duì)象的test方法，應(yīng)該怎么做呢，如果要獲取返回值，那么可以使用

b = eval("a.test()")
print(b)

輸出：

test

Base::test

如果不需要獲取返回值，那么可以使用exec，exec("a.test()")，輸出：test

雖然我們可以使用eval和exec來(lái)執(zhí)行以上代碼，但是這種方式有一個(gè)缺陷，假如這個(gè)屬性是不存在的，那么這種調(diào)用就會(huì)報(bào)錯(cuò)。那么做好的方式是什么呢？先判斷屬性是否存在，如果存在就調(diào)用，不存在就不調(diào)用，python為我們提供了一套方法：hasattr、getattr、setattr、delattr

hasattr

def hasattr(*args, **kwargs): # real signature unknown
"""
Return whether the object has an attribute with the given name.
This is done by calling getattr(obj, name) and catching AttributeError.
"""
pass

通過(guò)源碼注釋我們知道，它返回對(duì)象是否具有指定名稱的屬性。而且它是通過(guò)調(diào)用getattr并捕獲AttributeError異常來(lái)判斷的。就像上面的屬性調(diào)用，我們就可以使用hasattr(a, "test")來(lái)判斷，通過(guò)源碼注釋我們也可以思考一下，eval這種是不是也可以實(shí)現(xiàn)這種方法呢？

def has_attr(obj, name):
try:
eval("obj.%s()" % name)
return True
except AttributeError as e:
return False
a = Base()
if has_attr(a, "test"):
eval("a.test()")
# 輸出：
Base
test
test

但是這種方式是有缺陷的，因?yàn)閠est輸出了兩次，因?yàn)槲覀冋{(diào)用了兩次test()，這跟我們想要的效果不一樣。如果用hasattr呢，這個(gè)函數(shù)就不會(huì)在判斷的時(shí)候調(diào)用一次了。

getattr()

有了判斷屬性是否存在的函數(shù)，那么就得有獲取屬性的函數(shù)了

def getattr(object, name, default=None): # known special case of getattr
"""
getattr(object, name[, default]) -> value
Get a named attribute from an object; getattr(x, 'y') is equivalent to x.y.
When a default argument is given, it is returned when the attribute doesn't
exist; without it, an exception is raised in that case.
"""
pass

從源碼注釋我們就能知道獲取object對(duì)象的名為name的屬性，想到與object.name，如果提供了default參數(shù)，那么當(dāng)屬性不存在的時(shí)候，就會(huì)返回默認(rèn)值。同樣是上面的例子：

a = Base()
if hasattr(a, "test"):
func = getattr(a, "test")
func()
# 輸出：
Base
test

從例子中我們可以看出，hasattr并沒(méi)有調(diào)用test函數(shù)，而且getattr獲取到的是函數(shù)對(duì)象，也沒(méi)有調(diào)用它，通過(guò)我們主動(dòng)執(zhí)行func()才執(zhí)行了a.test()函數(shù)，這樣相比于exec和eval就靈活了許多。

setattr

判斷和獲取屬性有了，那么設(shè)置屬性也是需要的

def setattr(x, y, v): # real signature unknown; restored from __doc__
"""
Sets the named attribute on the given object to the specified value.
setattr(x, 'y', v) is equivalent to ``x.y = v''
"""
pass

將一個(gè)特殊值設(shè)置給object對(duì)象的name屬性，相當(dāng)于x.y = v

class Base:
def __init__(self):
self.name = "name"
a = Base()
setattr(a, "name", "zhangsan")
print(a.name) # 改變?cè)袑傩缘闹?
setattr(a, "age", 32)
print(getattr(a, "age")) # 新增不存在的屬性，并設(shè)置值

雖然setattr(a, "age", 32)等于a.age=32，但是我們不要忘了，這是通過(guò)一個(gè)字符串來(lái)增加的屬性。

判斷、獲取、增加都有了，當(dāng)然還有刪除delattr，這個(gè)我們就不詳述了，接下來(lái)我們要看一個(gè)比較重要的方法。

import

在學(xué)習(xí)exec的時(shí)候，我們有一個(gè)例子，導(dǎo)入配置文件exec("import config")，針對(duì)這種方式python也為我們提供了更好的方法。

def __import__(name, globals=None, locals=None, fromlist=(), level=0): # real signature unknown; restored from __doc__
"""
__import__(name, globals=None, locals=None, fromlist=(), level=0) -> module
Import a module. Because this function is meant for use by the Python
interpreter and not for general use, it is better to use
importlib.import_module() to programmatically import a module.
The globals argument is only used to determine the context;
they are not modified. The locals argument is unused. The fromlist
should be a list of names to emulate ``from name import ...'', or an
empty list to emulate ``import name''.
When importing a module from a package, note that __import__('A.B', ...)
returns package A when fromlist is empty, but its submodule B when
fromlist is not empty. The level argument is used to determine whether to
perform absolute or relative imports: 0 is absolute, while a positive number
is the number of parent directories to search relative to the current module.
"""
pass

在這里我們最需要關(guān)注的是formlist參數(shù)，先看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

a = __import__("config")
print(a.KEYWORD)

config是一個(gè)py腳本-config.py，內(nèi)部有一個(gè)變量KEYWORD，我們要通過(guò)其他py模塊來(lái)導(dǎo)入這個(gè)文件，使用__import__我們就可以把它導(dǎo)入為一個(gè)對(duì)象，然后使用對(duì)象的方式去調(diào)用，而不是一直用exec字符串的形式去調(diào)用。上面我們說(shuō)了formlist這個(gè)參數(shù)需要關(guān)注，為什么呢？我們新增了一個(gè)模塊：comm。模塊內(nèi)有一個(gè)腳本function.py

# function.py
def comm_function():
print("test_module")

我們現(xiàn)在想通過(guò)動(dòng)態(tài)引入的方式調(diào)用comm_function函數(shù)，那么按照上面的方式來(lái)

a = __import__("comm.function")
a.comm_function()

結(jié)果輸出：

Traceback (most recent call last):
File "xxx.py", line 10, in <module>
print(a.comm_function())
AttributeError: module 'comm' has no attribute 'comm_function'

意思是comm模塊沒(méi)有comm_function這個(gè)屬性，為什么是comm模塊而不是function呢？我們可以打印一下模塊的引入名稱print(a.__name__)，打印的結(jié)果是comm，就是說(shuō)我們通過(guò)上面的方式只是引入comm，而不是function。其實(shí)通過(guò)源碼注釋我們就知道了，__import__(A.B)，如果fromlist為空，返回的是A包，如果不為空，則返回其子包B。修改一下我們的代碼：

a = __import__("comm.function", fromlist=True)
print(a.__name__)
a.comm_function()
# 輸出：
comm.function
test_module

引入的模塊和執(zhí)行函數(shù)都正確了，符合了我們的預(yù)期要求。

總結(jié)

通過(guò)以上的函數(shù)學(xué)習(xí)，其中有常用的，也有不常用的，但是這些函數(shù)在我們進(jìn)行框架設(shè)計(jì)時(shí)是必不可少的，尤其是__import__，接下來(lái)我們還會(huì)繼續(xù)看框架設(shè)計(jì)中最重要的一個(gè)概念--元編程。學(xué)完了這些概念就可以設(shè)計(jì)框架了。開(kāi)玩笑的，哪有那么簡(jiǎn)單。

閱讀源碼是一種增長(zhǎng)知識(shí)的最快捷方式，但是前提是基礎(chǔ)一定要打好。否則看源碼是一頭霧水。我們整理完這些概念后，在找?guī)讉€(gè)源碼庫(kù)看看，學(xué)習(xí)一下里面的設(shè)計(jì)理念。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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