我的Python学习笔记（四）：动态添加属性和方法

一、动态语言相关概念

1.1 动态语言

• 在运行时代码可以根据某些条件改变自身结构
• 可以在运行时引进新的函数、对象、甚至代码，可以删除已有的函数等其他结构上的变化
• 常见的动态语言：Object-C、C#、JavaScript、PHP、Python、Erlang

1.2 动态类型语言

• 在运行期间检查数据类型的语言
• 数据类型不是在编译阶段决定的，而是把类型绑定延后到了运行阶段
• 常见的动态类型语言：Python、Ruby、Erlang、JavaScript、swift、PHP、Perl

1.3 强类型语言

• 一旦一个变量被指定了某个数据类型，如果不经过强制类型转换，那么它就永远是这个数据类型
• 常见的强类型语言：Java、C#、Python、Object-C、Ruby

Python是动态语言，动态类型语言，也是强类型语言。所以Python可以在运行时改变自身结构，动态添加/删除属性和方法。接下来将介绍Python如何动态添加属性和方法。

二、动态添加属性

2.1 添加对象属性

class Person(object):
    def __init__(self, newName, newAge):
        self.name = newName
        self.age = newAge

zhangsan = Person("张三", 18)
zhangsan.addr = "北京"    # 类对象zhangsan动态添加对象属性addr
print(zhangsan.name)    # 张三
print(zhangsan.age)     # 18
print(zhangsan.addr)    # 北京

lisi = Person("李四", 28)
print(lisi.name)        # 李四
print(lisi.age)         # 28
print(lisi.addr)        # 'Person' object has no attribute 'addr'

由以上代码可知，Person类有两个属性：name和age。通过[对象名.属性名]给类对象zhangsan动态添加了对象属性addr，而Person的另一个类对象lisi却不能调用这个属性。

注：通过对象名添加的对象属性，只有这个对象能使用

2.2 添加类属性

class Person(object):
    def __init__(self, newName, newAge):
        self.name = newName
        self.age = newAge

Person.addr = "北京"  # 类Person动态添加类属性addr

zhangsan = Person("张三", 18)
print(zhangsan.name)    # 张三
print(zhangsan.age)     # 18
print(zhangsan.addr)    # 北京

lisi = Person("李四", 28)
print(lisi.name)    # 李四
print(lisi.age)     # 28
print(lisi.addr)    # 北京

由以上代码可知，通过[类名.属性名]给类Person动态添加了类属性addr，Person的类对象zhangsan和lisi都能调用这个属性

注：通过类名添加的类属性，这个类的所有对象都能使用

三、动态添加方法

类中有三种方法，实例方法，静态方法和类方法，三种方法的区别如下：

• 实例方法：需要绑定要一个对象上，第一个参数默认使用self，会把对象作为第一个参数传递进来
• 静态方法：使用装饰器@staticmethod进行定义，类和对象都可以调用，不需要默认参数
• 类方法：使用装饰器@classmethod进行定义，类和对象都可以调用，第一个参数默认使用cls，会把类作为第一个参数传递进来

3.1 添加实例方法

import types

class Person(object):
    def __init__(self, newName, newAge):
        self.name = newName
        self.age = newAge

    def eat(self):
        print("---正在吃---")

def run(self):
    print("---正在跑---")

zhangsan = Person("张三", 18)
zhangsan.eat()  # ---正在吃---
zhangsan.run = types.MethodType(run, zhangsan)  # 类对象zhangsan动态添加对象方法run()
zhangsan.run()  # ---正在跑---

lisi = Person("李四", 28)
lisi.eat()  # ---正在吃---
lisi.run()  # 'Person' object has no attribute 'run'

由以上代码可知，Person类有一个方法：eat()方法。通过[types.MethodType(方法名, 对象名)]给类对象zhangsan动态添加了对象方法run()，同理，Person的另一个类对象lisi不能调用这个方法

注：通过对象名添加的对象方法，只有这个对象能使用

3.2 添加静态方法

class Person(object):
    def __init__(self, newName, newAge):
        self.name = newName
        self.age = newAge

    def eat(self):
        print("---正在吃---")

@staticmethod
def staticRun():
    print("---正在跑---")

Person.staticRun = staticRun    # 类Person动态添加静态方法staticRun()

Person.staticRun()  # ---正在跑---

zhangsan = Person("张三", 18)
zhangsan.eat()        # ---正在吃---
zhangsan.staticRun()  # ---正在跑---

lisi = Person("李四", 28)
lisi.eat()        # ---正在吃---
lisi.staticRun()  # ---正在跑---

由以上代码可知，通过[类名.静态方法名]给类Person动态添加了静态方法staticRun()，Person类的Person的类对象zhangsan和lisi都能调用这个方法

注：通过类名添加的静态方法，这个类及这个类的所有对象都能使用

3.3 添加类方法

class Person(object):
    def __init__(self, newName, newAge):
        self.name = newName
        self.age = newAge

    def eat(self):
        print("---正在吃---")

@classmethod
def classRun(cls):
    print("---正在跑---")

Person.classRun = classRun    # 类Person动态添加类方法classRun()

Person.classRun()  # ---正在跑---

zhangsan = Person("张三", 18)
zhangsan.eat()        # ---正在吃---
zhangsan.classRun()  # ---正在跑---

lisi = Person("李四", 28)
lisi.eat()        # ---正在吃---
lisi.classRun()  # ---正在跑---

由以上代码可知，通过[类名.类方法名]给类Person动态添加了类方法classRun()，Person类的Person的类对象zhangsan和lisi都能调用这个方法

注：通过类名添加的类方法，这个类及这个类的所有对象都能使用

四、__slots__的使用

通过以上内容，我们知道了如何动态的添加属性和方法。但是，如果我们想要限制class的属性该怎么办？例如：只允许Person实例添加name和age属性。为了达到这个目的，Python允许在定义class的时候，定义一个特殊变量__slots__来限制该class能添加的属性。

import types
class Person(object):
    __slots__ = ("name", "age")　　# 定义__slots__    
    def __init__(self, newName, newAge):
        self.name = newName
        self.age = newAge

    def eat(self):
        print("---正在吃---")

def run(self):
    print("---正在跑---")

Person.num = 100        # 类Person动态添加类属性num

zhangsan = Person("张三", 18)
print(zhangsan.name)    # 张三
print(zhangsan.age)     # 18
print(zhangsan.num)     # 100
zhangsan.eat()          # ---正在吃---

zhangsan.addr = "北京"   # 'Person' object has no attribute 'addr'
zhangsan.run = types.MethodType(run, zhangsan)  # 'Person' object has no attribute 'run'

通过以上代码可知，__slots__对Person类的动态添加没有限制，而Person类对象zhangsan不能再动态添加对象属性和方法。

对于__slot__有以下几个需要注意的地方：

• __slots__只对类对象进行限制，不对类进行限制
• __slots__不仅限制类对象的属性，还限制类对象的方法
• __slots__仅对当前类起作用，对继承的子类不起作用
• 在子类中定义__slots__，子类允许定义的属性就是自身的__slots__加上父类的__slots__