運用描述器 實作裝飾器 定義 meta 類別 使用相對匯入 泛型進階

2. 14. 進階主題
• 學習目標
– 運用描述器
– 實作裝飾器
– 定義 meta 類別
– 使用相對匯入
– 泛型進階
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3. 描述器
• 擁有 __get__() 方法，以及選擇性的
__set__()、__delete__() 方法
• 當描述器成為某個類別的屬性成員時，對
於類別屬性或者其實例屬性的取得、設定
或刪除，將會交由描述器來決定如何處理
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5. • 當 Descriptor 被指定給 Some 類別的 x
屬性時，對於 Some 實例 s 的屬性取值、
指定或刪除，分別相當於進行了以下動作：
• 對於 Some.x 這個取值動作，則相當於：
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8. • 資料描述器可以攔截對實例的屬性取得、
設定與刪除行為
• 非資料描述器，是用來攔截透過實例取得
類別屬性時的行為
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11. • 若想控制可以指定給物件的屬性名稱，可
以在定義類別時指定 __slots__
• 這個屬性要是個字串清單，列出可指定給
物件的屬性名稱
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13. • 如果類別定義時指定了 __slots__，那麼
從類別建構出來的實例就不會具有
__dict__ 屬性
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15. • __slots__ 中的屬性，Python 會將之實
作為描述器
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16. • __slots__ 屬性最好作為類別屬性來使用
• 父類別中定義的 __slots__，僅可以透過
父類別來取得，而子類別的 __slots__ 則
僅可以透過子類別來取得
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17. • 若父類別中沒有定義 __slots__，子類別
即使定義了__slots__，以子類別建構出
來的實例，仍然會具有 __dict__ 屬性
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18. • 如果父類別定義了__slots__，而子類別
沒有定義自己的 __slots__，子類別建構
出來的實例也會有 __dict__
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19. • 物件本身可以決定存取屬性的行為
• __getattribute__() 一但定義，任何
屬性的尋找都會被攔截，即使是那些
__xxx__ 的內建屬性名稱
• __getattr__() 的作用，是作為尋找屬
性的最後一個機會
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20. • 取得屬性的順序
– 實例的 __getattribute__()
– 資料描述器的 __get__()
– 實例的 __dict__
– 非資料描述器的 __get__()
– 實例的 __getattr__()
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21. • __setattr__() 的作用，在於攔截所有
對實例的屬性設定
• 設定屬性順序記憶
– 實例的 __setattr__()
– 資料描述器的 __set__()
– 實例的 __dict__
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22. • __delattr__()的作用，在於攔截所有對
實例的屬性設定
• 刪除屬性順序記憶
– 實例的__delattr__()
– 資料描述器的__delete__()
– 實例的__dict__
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23. 函式裝飾器
• 裝飾器本質上就是一個函式可接受函式且
傳回函式
• 假設你設計了一個點餐程式…
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24. • 一個函式可以接受函式並傳回函式
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28. • 如果裝飾器語法需要帶有參數，用來作為
裝飾器的函式，必須先以指定的參數執行
一次，傳回函式物件再來裝飾指定的函式
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31. • 除了對函式進行裝飾之外，也可以對類別
作裝飾，也就是所謂類別裝飾器
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32. • 如果將經過裝飾的 friedchicken() 函式
本身 print() 出來，會顯示什麼呢？
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34. • 若函式接受類別並傳回類別時，就可設計
為類別裝飾器，以用來標註類別
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36. • 對類別上定義之方法進行裝飾自然也是可
行的
• 若是實例方法，傳回的函式，第一個參數
是用來接受類別的實例
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39. • 除了使用函式來定義裝飾器之外，也可以
使用類別來定義裝飾器
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40. • 若要使用類別來定義函式裝飾器：
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41. • 若最後 some 參考之實例，想偽裝為被裝飾
前的函式
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45. 認識 type 類別
• 每個物件實例本身都有個 __class__ 屬性
• 類別本身也有個 __class__ 屬性
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46. • 在類別上呼叫 __call__() 會如何呢？
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47. • 使用 type 類別建構類別時，必須指定三個
引數
– 類別名稱（字串）
– 類別的父類別（tuple）
– 類別的屬性（dict）
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48. • 物件是類別的實例，而類別是 type 的實例
• 如果有方法能介入 type 建立實例與初始化
的過程，就會有辦法改變類別的行為，這
就是 meta 類別的基本概念
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49. • type 是個類別，那麼可以繼承嗎？
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50. • 可以在使用 class 定義類別時，指定
metaclass 為 SomeMeta：
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51. • 繼承了 type 的類別可以作為 meta 類別
• metaclass 是個協定
• 若指定了 metaclass 的類別， Python 在
剖析完類別定義後， 會使用指定的
metaclass 來進行類別的建構與初始化
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52. • 如果使用 class 定義類別時繼承某個父類
別，亦想要指定 metaclass
• 使用類別建立物件時：
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53. • 若想改變一個類別建立實例與初始化的流
程，則可以在定義 meta 類別時定義
__call__()方法：
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54. • meta 類別就是 type 的子類別
• 藉由 metaclass = MetaClass 的協定，
可在類別定義剖析完後，繞送至指定的
meta 類別
• 可以定義 meta 類別的 __new__()方法，
決定類別如何建立
– 定義 meta 類別的 __init__()，可以決定類
別如何初始
– 定義 meta 類別的__call__()方法，決定若
使用類別來建構物件時，該如何進行物件的建
立與初始
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55. • metaclass 並不僅僅可指定類別
• 可以指定的對象可以是類別、函式或任何
的物件，只要它具有 __call__() 方法
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57. • 可以定義類別的 __abstractmethods__，
指明某些特性是抽象方法
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58. • 子類別不會看的到父類別的
__abstractmethods__
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61. • Python 實際上還支援相對匯入（Relative
import）
• 如果想在 xyz.py 中匯入 abc 模組，在
xyz.py 中不能寫 import abc，在
Python 3 中這會是絕對匯入
• 實際上會匯入的是標準程式庫的 abc 模組
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62. • 如果想在 xyz.py 中匯入 mno 模組，在
xyz.py 中不能寫 import mno
• 這會引發 ImportError，指出沒有 mno
這個模組
• 如果要使用絕對匯入，必須撰寫 import
pkg1.mno
• 若要使用相對匯入，則可以撰寫 from .
import mno
• 如果想使用的是 mno 模組中的 foo()函式，
使用相對匯入的話，還可以撰寫
from .mno import foo 這樣的方式
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63. • 在某個程式中，若 import pkg1 的話，
會執行__init__.py 的內容
• 可以在 pkg1 的 __init__.py 中撰寫：
• 只要 import pkg1，就可以直接使用
pkg1.abc、pkg2.mno、pkg1.xyz 來使
用模組了
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64. • 如果想要 import pkg1 之後，可以直接
使用 pkg1.abc、pkg2.mno、pkg1.xyz
• 還能直接使用 pkg1.sub_pkg.foo、
pkg1.sub_pkg.orz 模組
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65. • 那麼在 pkg1 的 __init__.py 中，可以撰寫：
• 而在 pkg1.sub_pkg 的 __init__.py 中，可
以撰寫：
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66. • 相對匯入只能用在套件之中，如果試圖使
用 python 直譯器執行的某個模組中含有
相對匯入，會引發 SystemError
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67. 型態邊界
• 可以指定 bound 來定義型態的邊界
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69. 共變性
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70. • 如果 B 是 A 的子類別，而 Node[B] 可視為
一種 Node[A]，則稱 Node 具有共變性或
有彈性的（flexible）
• 使用 TypeVar 建立的佔位型態預設為不可
變的（Nonvariant），然而，可藉由
covariant 為 True 來支援共變性
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73. • 在支援共變性的情況下，若使用工具於靜
態時期檢查型態正確性時，要留意底下的
問題：
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74. 逆變性
• 如果 B 是 A 的子類別，如果 Node[A] 視為
一種 Node[B]，則稱 Node 具有逆變性
（Contravariance）
• 可藉由 contravariant 為 True 來支援
逆變性
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75. • 希望使用 List[Fruit] 來收集全部籃子
的水果，然後依重量排序呢？
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78. 結構型態
• Python的物件間有許多協定
• 像Iterable這類的型態，稱為結構型態
（Structural type）
– 既有動態語言鴨子定型的優點，又能進行靜態時期
型態檢查
– 在靜態定型語言中若有實現這類功能，也常稱為靜
態時期鴨子定型（Static duck typing）
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79. • Python 3.8以後typing提供了Protocol，
可用來自定義結構型態
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80. • 結構型態本身也是個抽象類別
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81. • 想基於某個已定義的結構型態，擴充新的
協定方法，也可以透過多重繼承來達成
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82. • Protocol支援泛型，若定義結構型態時需
要泛型
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83. 字面值型態
• Python 3.8新增了字面值型態（Literal
type）
• 可以透過typing模組的Literal，為特定
的一組字面值定義型態
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84. • 如果想設計一個函式，參數只能接受特定
的一組字面值，可以使用Literal來定義
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85. • 定義字面值型態時使用的字面值，可以是
整數、位元組（byte）、字串、布林值、
列舉值與None，而且不能是運算式的結果
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86. • 也可以基於既有的字面值型態來組合
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