Python自省（反射）指南

转载：http://www.cnblogs.com/huxi/archive/2011/01/02/1924317.html

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#coding: UTF-8

import sys#  模块，sys指向这个模块对象

import inspect

def foo():pass # 函数，foo指向这个函数对象

 

class Cat(object):# 类，Cat指向这个类对象

    def __init__(self, name='kitty'):

        self.name= name

    def sayHi(self):#  实例方法，sayHi指向这个方法对象，使用类或实例.sayHi访问

        print self.name,'says Hi!' # 访问名为name的字段，使用实例.name访问

 

cat= Cat()# cat是Cat类的实例对象

 

print Cat.sayHi# 使用类名访问实例方法时，方法是未绑定的(unbound)

print cat.sayHi# 使用实例访问实例方法时，方法是绑定的(bound)

有时候我们会碰到这样的需求，需要执行对象的某个方法，或是需要对对象的某个字段赋值，而方法名或是字段名在编码代码时并不能确定，需要通过参数传递字符串的形式输入。举个具体的例子：当我们需要实现一个通用的DBM框架时，可能需要对数据对象的字段赋值，但我们无法预知用到这个框架的数据对象都有些什么字段，换言之，我们在写框架的时候需要通过某种机制访问未知的属性。

这个机制被称为反射（反过来让对象告诉我们他是什么），或是自省（让对象自己告诉我们他是什么，好吧我承认括号里是我瞎掰的- -#），用于实现在运行时获取未知对象的信息。反射是个很吓唬人的名词，听起来高深莫测，在一般的编程语言里反射相对其他概念来说稍显复杂，一般来说都是作为高级主题来讲；但在Python中反射非常简单，用起来几乎感觉不到与其他的代码有区别，使用反射获取到的函数和方法可以像平常一样加上括号直接调用，获取到类后可以直接构造实例；不过获取到的字段不能直接赋值，因为拿到的其实是另一个指向同一个地方的引用，赋值只能改变当前的这个引用而已。

1. 访问对象的属性

以下列出了几个内建方法，可以用来检查或是访问对象的属性。这些方法可以用于任意对象而不仅仅是例子中的Cat实例对象；Python中一切都是对象。

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cat= Cat('kitty')

 

print cat.name# 访问实例属性

cat.sayHi()# 调用实例方法

 

print dir(cat)# 获取实例的属性名，以列表形式返回

if hasattr(cat,'name'):# 检查实例是否有这个属性

    setattr(cat,'name','tiger')# same as: a.name = 'tiger'

print getattr(cat,'name')# same as: print a.name

 

getattr(cat,'sayHi')()# same as: cat.sayHi()

• dir([obj]): 
  调用这个方法将返回包含obj大多数属性名的列表（会有一些特殊的属性不包含在内）。obj的默认值是当前的模块对象。
• hasattr(obj, attr): 
  这个方法用于检查obj是否有一个名为attr的值的属性，返回一个布尔值。
• getattr(obj, attr): 
  调用这个方法将返回obj中名为attr值的属性的值，例如如果attr为'bar'，则返回obj.bar。
• setattr(obj, attr, val): 
  调用这个方法将给obj的名为attr的值的属性赋值为val。例如如果attr为'bar'，则相当于obj.bar = val。

2. 访问对象的元数据

当你对一个你构造的对象使用dir()时，可能会发现列表中的很多属性并不是你定义的。这些属性一般保存了对象的元数据，比如类的__name__属性保存了类名。大部分这些属性都可以修改，不过改动它们意义并不是很大；修改其中某些属性如function.func_code还可能导致很难发现的问题，所以改改name什么的就好了，其他的属性不要在不了解后果的情况下修改。

接下来列出特定对象的一些特殊属性。另外，Python的文档中有提到部分属性不一定会一直提供，下文中将以红色的星号*标记，使用前你可以先打开解释器确认一下。

2.0. 准备工作：确定对象的类型

在types模块中定义了全部的Python内置类型，结合内置方法isinstance()就可以确定对象的具体类型了。

• isinstance(object, classinfo): 
  检查object是不是classinfo中列举出的类型，返回布尔值。classinfo可以是一个具体的类型，也可以是多个类型的元组或列表。

types模块中仅仅定义了类型，而inspect模块中封装了很多检查类型的方法，比直接使用types模块更为轻松，所以这里不给出关于types的更多介绍，如有需要可以直接查看types模块的文档说明。本文第3节中介绍了inspect模块。

2.1. 模块(module)

• __doc__: 文档字符串。如果模块没有文档，这个值是None。
• *__name__: 始终是定义时的模块名；即使你使用import .. as 为它取了别名，或是赋值给了另一个变量名。
• *__dict__: 包含了模块里可用的属性名-属性的字典；也就是可以使用模块名.属性名访问的对象。
• __file__: 包含了该模块的文件路径。需要注意的是内建的模块没有这个属性，访问它会抛出异常！

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import fnmatch as m

print m.__doc__.splitlines()[0]# Filename matching with shell patterns.

print m.__name__               # fnmatch

print m.__file__               # /usr/lib/python2.6/fnmatch.pyc

print m.__dict__.items()[0]    # ('fnmatchcase', <function>)</function>

2.2. 类(class)

• __doc__: 文档字符串。如果类没有文档，这个值是None。
• *__name__: 始终是定义时的类名。
• *__dict__: 包含了类里可用的属性名-属性的字典；也就是可以使用类名.属性名访问的对象。
• __module__: 包含该类的定义的模块名；需要注意，是字符串形式的模块名而不是模块对象。
• *__bases__: 直接父类对象的元组；但不包含继承树更上层的其他类，比如父类的父类。

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print Cat.__doc__          # None

print Cat.__name__         # Cat

print Cat.__module__       # __main__

print Cat.__bases__        # (<type>,)

print Cat.__dict__         # {'__module__': '__main__', ...}</type>

2.3. 实例(instance)

实例是指类实例化以后的对象。

• *__dict__: 包含了可用的属性名-属性字典。
• *__class__: 该实例的类对象。对于类Cat，cat.__class__ == Cat 为 True。

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print cat.__dict__

print cat.__class__

print cat.__class__== Cat# True

2.4. 内建函数和方法(built-in functions and methods)

根据定义，内建的(built-in)模块是指使用C写的模块，可以通过sys模块的builtin_module_names字段查看都有哪些模块是内建的。这些模块中的函数和方法可以使用的属性比较少，不过一般也不需要在代码中查看它们的信息。

• __doc__: 函数或方法的文档。
• __name__: 函数或方法定义时的名字。
• __self__: 仅方法可用，如果是绑定的(bound)，则指向调用该方法的类（如果是类方法）或实例（如果是实例方法），否则为None。
• *__module__: 函数或方法所在的模块名。

2.5. 函数(function)

这里特指非内建的函数。注意，在类中使用def定义的是方法，方法与函数虽然有相似的行为，但它们是不同的概念。

• __doc__: 函数的文档；另外也可以用属性名func_doc。
• __name__: 函数定义时的函数名；另外也可以用属性名func_name。
• *__module__: 包含该函数定义的模块名；同样注意，是模块名而不是模块对象。
• *__dict__: 函数的可用属性；另外也可以用属性名func_dict。 
  不要忘了函数也是对象，可以使用函数.属性名访问属性（赋值时如果属性不存在将新增一个），或使用内置函数has/get/setattr()访问。不过，在函数中保存属性的意义并不大。
• func_defaults: 这个属性保存了函数的参数默认值元组；因为默认值总是靠后的参数才有，所以不使用字典的形式也是可以与参数对应上的。
• func_code: 这个属性指向一个该函数对应的code对象，code对象中定义了其他的一些特殊属性，将在下文中另外介绍。
• func_globals: 这个属性指向定义函数时的全局命名空间。
• *func_closure: 这个属性仅当函数是一个闭包时有效，指向一个保存了所引用到的外部函数的变量cell的元组，如果该函数不是一个内部函数，则始终为None。这个属性也是只读的。

下面的代码演示了func_closure：

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#coding: UTF-8

def foo():

    n= 1

    def bar():

        print n# 引用非全局的外部变量n，构造一个闭包

    n= 2

    return bar

 

closure= foo()

print closure.func_closure

# 使用dir()得知cell对象有一个cell_contents属性可以获得值

print closure.func_closure[0].cell_contents# 2

由这个例子可以看到，遇到未知的对象使用dir()是一个很好的主意 ：）

2.6. 方法(method)

方法虽然不是函数，但可以理解为在函数外面加了一层外壳；拿到方法里实际的函数以后，就可以使用2.5节的属性了。

• __doc__: 与函数相同。
• __name__: 与函数相同。
• *__module__: 与函数相同。
• im_func: 使用这个属性可以拿到方法里实际的函数对象的引用。另外如果是2.6以上的版本，还可以使用属性名__func__。
• im_self: 如果是绑定的(bound)，则指向调用该方法的类（如果是类方法）或实例（如果是实例方法），否则为None。如果是2.6以上的版本，还可以使用属性名__self__。
• im_class: 实际调用该方法的类，或实际调用该方法的实例的类。注意不是方法的定义所在的类，如果有继承关系的话。

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im= cat.sayHi

print im.im_func

print im.im_self# cat

print im.im_class# Cat

这里讨论的是一般的实例方法，另外还有两种特殊的方法分别是类方法(classmethod)和静态方法(staticmethod)。类方法还是方法，不过因为需要使用类名调用，所以他始终是绑定的；而静态方法可以看成是在类的命名空间里的函数（需要使用类名调用的函数），它只能使用函数的属性，不能使用方法的属性。