Слоты, дескрипторы, декораторы

TODO: Это копия конспекта с предыдущего года. Возможно, она требует доработок

Расширения объектной модели Python

Декораторы

Что, если мы хотим «обмазать» все вызовы некоторой функции отладочной информацией? 

   1 def fun(a,b):G
   2     return a*2+b
   3 
   4 def dfun(f, *args):
   5     print(">", *args)
   6     res = f(*args)
   7     print("<", res)
   8     return res
   9 
  10 
  11 print(fun(2,3))
  12 print(dfun(fun,2,3))

Неудобно! Поиск с заменой fun(a,b) на dfun(fun,a,b).

Создадим обёрнутую функцию вместо старой: 

   1 # ...
   2 def genf(f):
   3     def newfun(*args):
   4         print(">", *args)
   5         res = f(*args)
   6         print("<", res)
   7         return res
   8     return newfun
   9 
  10 newf = genf(fun)
  11 print(newf(2,3))

Всё равно поиск с заменой, хотя и попроще. Тогда просто перебьём имя fun! 

   1 # ...
   2 fun = genf(fun)
   3 print(fun(2,3))

Вот это и есть декоратор, записывается так: 

   1 def genf(f):
   2     def newfun(*args):
   3         print(">", *args)
   4         res = f(*args)
   5         print("<", res)
   6         return res
   7     return newfun
   8 
   9 @genf
  10 def fun(a,b):
  11     return a*2+b
  12 
  13 print(fun(2,3))

Закомментировали @genf — убрали декоратор!

статья на хабре

BTW, Запись вида 

   1 @декоратор2
   2 @декоратор1
   3 def функция(…)
   4 …

означает то, что вы подумали: функцию функция(), обмазанную сначала декоратором декоратор1(), а затем — декоратор2().

Параметрические декораторы

Конструкторы декораторов!

вторая часть статьи (+декораторы методов)

Декораторы методов и классов

Методы в классах тоже можно декорировать. И сами классы.

Декоратор метода — это то же самое, что декоратор функции, не забываем только про self в первом параметре.

Класс — это callable, так что ему ничто не мешает быть декоратором

Декоратор класса — проще, чем кажется ☺! Это функция, которой передаётся класс, она его жуёт (например, подсовывает или даже перебивает поля), и возвращает новый, пережёванный класc.

Дескрипторы

Механизм getter/setter:

Реализация в Python:

Будучи полем класса, дескриптор отсутствует в .__dict__[] объекта, но имеет перед ни приоритет:

Вот такой дескриптор может быть в классе только один, потому что он изменяет одно конкретное поле:

(!) Мы могли бы хранить значение дескрипторов d = Descr() и e = Descr() непосредственно в obj.__dict__["d"] и obj.__dict__["e"]… но для этого нам нужно как-то узнать, что экземпляры Descr() назывались «d» и «e».

Метод __set_name__() (pep-0487) вызывается при формировании пространства имён класса, и решает ровно эту задачу! 

   1 class Descr:
   2     def __get__(self, obj, cls):
   3         return obj.__dict__[self.key]
   4     def __set__(self, obj, val):
   5         obj.__dict__[self.key] = abs(val)
   6     def __set_name__(self, owner, name):
   7         self.key = name
   8 
   9 class C:
  10     d = Descr()
  11     e = Descr()

Воспользуемся: 

   1 >>> a = C()
   2 >>> dir(a)
   3 ['__class__', …, '__weakref__', 'd', 'e']
   4 >>> a.__dict__
   5 {}
   6 >>> a.d, a.e = 1, 42
   7 >>> a.__dict__
   8 {'d': 1, 'e': 42}
   9 >>> a.d, a.e = -2, -100500
  10 >>> a.__dict__
  11 {'d': 2, 'e': 100500}
  12 >>> a.e
  13 100500
  14

Слоты

Гвидо про дескрипторы и слоты

Недостатки реализации объектной модели в Python с помощью __dict__:

Слоты: 

   1 class slo:
   2 
   3     __slots__ = "field", "schmield"
   4     readonly = 100500
   5 
   6     def __init__(self, f, s):
   7         self.field, self.schmield = f, s

А теперь попробуем: 

   1 >>> s=slo(2,3)
   2 >>> s.readonly
   3 100500
   4 >>> s.field
   5 2
   6 >>> s.schmield=4
   7 >>> s.schmield
   8 4
   9 >>> s.foo = 0
  10 Traceback (most recent call last):
  11   File "<stdin>", line 1, in <module>
  12 AttributeError: 'slo' object has no attribute 'foo'
  13 >>> s.readonly = 0
  14 Traceback (most recent call last):
  15   File "<stdin>", line 1, in <module>
  16 AttributeError: 'slo' object attribute 'readonly' is read-only
  17 >>> slo.field
  18 <member 'field' of 'slo' objects>
  19 >>> type(slo.field)
  20 <class 'member_descriptor'>
  21

Немного подкапотной машинерии: 

   1 >>> type(s.field)
   2 <class 'int'>
   3 >>> type(slo.field)
   4 <class 'member_descriptor'>
   5 >>> slo.field.__get__()
   6 Traceback (most recent call last):
   7   File "<stdin>", line 1, in <module>
   8 TypeError:  expected at least 1 argument, got 0
   9 
  10  expected at least 1 argument, got 0
  11 >>> slo.field.__get__(s)
  12 2
  13

Стандартные декораторы

В стандартной библиотеке Python полно декораторов:

Модификаторы методов

Примеры адского использования неклассической объектной модели в стандартной библиотеке Python

Д/З

  1. Прочитать про всё, упомянутое выше. Пощёлкать примеры по каждой теме.

  2. EJudge: IndexProp 'Поле-последовательность'

    Написать класс Sequence, у которого будет «поле» sequence (оформленное как @proterty), со следующими свойствами:

    • По умолчанию в поле записан пустой список
    • В поле можно записывать любой объект
    • Если этот объект индексируемый, он хранится в нём как есть, если нет — хранится список из одного этого объекта
    • При удалении поля в него записывается пустой объект того же типа, что был в нём раньше

      • Пустой объект создаётся конструкцией класс() без параметров — например, list()

    Input: 

       1 a, b, c = Sequence(), Sequence("wer"), Sequence(100)
   2 print(a.sequence, b.sequence, c.sequence)
   3 a.sequence.append(5)
   4 b.sequence += "QQ"
   5 c.sequence += (2, 3)
   6 print(a.sequence, b.sequence, c.sequence, sep="|")
   7 del a.sequence, b.sequence, c.sequence
   8 print(a.sequence, b.sequence, c.sequence, sep="|")
    Output: 

    [] wer [100]
[5]|werQQ|[100, 2, 3]
[]||[]

  3. EJudge: FuncCount 'Счётчик вызовов'

    Написать декоратор counter, который заводит внутри объекта-функции метод counter(). Этот метод возвращает, сколько раз эта функция была вызвана. Использовать @wraps. Дополнительное требование: никаких других глобальных объектов (кроме counter и wraps).

    Input: 

       1 @counter
   2 def fun(a, b):
   3     return a * 1 + b
   4 
   5 print(fun.counter())
   6 res = sum(fun(i, i + 1) for i in range(5))
   7 print(fun.counter(), res)
    Output: 

    0
5 25

  4. EJudge: SlotGen 'Ослотиватель'

    Написать параметрический декоратор-функцию slotgen(number), которым декорируется класс. В декорированном классе остаются все поля исходного класса, не начинающиеся с __ + заводится number штук полей в слотах. Правила именования полей: сочетания строчных латинских букв одинаковой длины, минимально достаточной для number полей, начиная с a… в алфавитном порядке. Поля, взятые из исходного класса становятся read-only (из-за слотов), в при совпадении имён или заслоняются слотами.

    Input: 

       1 @slotgen(29)
   2 class C:
   3     field = 12
   4     ab = 100500
   5 
   6 c = C()
   7 c.ba = 100500
   8 for attr in "aa ab field ba".split():
   9     try:
  10         print(f"{attr}={getattr(c, attr)}")
  11     except AttributeError:
  12         print(f"No {attr}")
    Output: 

    No aa
No ab
field=12
ba=100500

  5. EJudge: ParDescr 'Параметрический дескриптор'

    Решить проблему первоначального заполнения дескрипторов. Написать класс ParDescr(начальное_значение), который позволяет возвращать начальное_значение соответствующего дескриптора до присваивания — как в экземпляре класса, так и в самом классе.

    Input: 

       1 class C:
   2     a = ParDescr(100500)
   3     b = ParDescr(42)
   4 
   5 print(C.a, C.b)
   6 c, d = C(), C()
   7 print(c.a, c.b, d.a, d.b)
   8 c.a, d.b = "QQ", "QKRQ"
   9 print(c.a, c.b, d.a, d.b)
  10 del c.a
  11 print(c.a, c.b, d.a, d.b)
    Output: 

    100500 42
100500 42 100500 42
QQ 42 100500 QKRQ
100500 42 100500 QKRQ

LecturesCMC/PythonIntro2025/10_SlotsDescriptorsDecorators (последним исправлял пользователь FrBrGeorge 2025-11-12 23:05:18)