Python类中绑定方法与非绑定方法的深度解析
本文深入解析Python类中的三种方法类型:实例绑定方法、类绑定方法及非绑定(静态)方法。通过代码示例阐明默认情况下方法绑定给对象,自动传入self;使用@classmethod可将方法绑定至类,自动传入cls;而@staticmethod则解除绑定,使其成为普通函数。文章详细对比了类调用与对象调用时的参数传递差异及报错机制,帮助开发者准确掌握Python面向对象编程中的方法绑定规则。
Python类中绑定方法与非绑定方法的深度解析
一、绑定方法
对象的绑定方法
1.对象的绑定方法
首先需要明确一个核心概念:在Python类中定义的方法或函数,默认情况下都是绑定给对象使用的。接下来,我们将通过具体的代码实例,逐步解析绑定方法的具体应用方式。
class People:
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
def talk(self):
pass
p = People('xiaohua',18)
print(p.talk)
输出结果:
<bound method People.talk of <__main__.People object at 0x000000F802C69358>>
观察上述输出结果可以发现,talk()作为类中的一个方法,确实是绑定给对象使用的。下面,我们进一步探讨另一种情况。
class People:
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
def talk():
pass
p = People('xiaohua',18)
print(p.talk)
输出结果:
<bound method People.talk of <__main__.People object at 0x000000FF68F39358>>
此时,我们将talk()函数的参数列表清空,结果显示与之前的情况完全一致。这充分说明,无论是类中的方法还是函数,在默认状态下都是绑定给对象使用的。这种绑定给对象使用的方式有一个显著优势:无需手动将对象作为参数传入,对象会自动传递到类中。如果对此存疑,我们可以参考下面的示例:
class People:
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
def talk():
pass
p = People('xiaohua',18)
print(People.talk)
print(p.talk)
输出结果:
<function People.talk at 0x000000C54E3D0A60> 类来调用仅仅是当作函数使用
<bound method People.talk of <__main__.People object at 0x000000C54E249358>> 而对象来调用则为绑定方法
上述代码很好地说明了,当通过类名直接调用类中的方法时,该方法仅仅被视为一个普通的函数。既然只是普通函数,它就不具备自动传值的功能。请看下面的代码演示:
class People:
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
def talk(self):
pass
p = People('xiaohua',18)
People.talk() 1
p.talk() 2
#代码1处报错
talk() missing 1 required positional argument: 'self'
#代码2处正常
从输出结果可以看出,当通过类名调用类中的方法时,Python不会进行自动传值。这意味着,函数定义时有几个参数,调用时就必须显式传递几个参数。为了让代码正常运行,在通过类名调用talk()时,必须将参数逐一传递进去。例如:
People.talk(312312)
这里的参数可以是任意值,但必须显式传递。相比之下,当对象调用类中方法时,则无需手动传递参数,如上述代码第2行所示,执行正常。既然已经明确了这一区别,我们继续查看下面的代码:
class People:
def __init__(self,name,age):
self.name = name
self.age = age
def talk():
pass
p = People('xiaohua',18)
People.talk() 1
p.talk() 2
# 1处正常执行
# 2 处报错
talk() takes 0 positional arguments but 1 was given
从输出结果来看,当People类直接调用talk()方法时,不需要传递任何参数;而当对象调用talk()时,由于对象调用的是自己的绑定方法,Python会自动将对象本身作为第一个参数传递进去。因此,如果类中talk()方法没有定义参数,而调用时却传递了一个参数(即对象本身),显然会引发报错。
综上所述,我们可以得出以下结论:
1.凡是类中的方法和函数,默认都是绑定给对象使用的;
2.绑定方法都具有自动传值的功能,传递进去的值即为对象本身。
3.如果类想调用绑定方法,就必须遵循普通函数的参数规则,函数定义有几个参数,调用时就必须传递几个参数。
聪明的读者可能会问,既然类中的方法默认都是绑定给对象使用的,那么是否存在绑定给类使用的方法呢?
答案是肯定的,当然有!
类的绑定方法
2.类的绑定方法
既然类中的方法默认都绑定给对象使用,我们需要采取特定措施,解除方法与对象的绑定关系,转而将其绑定到类上。
在Python中,引入了@classmethod装饰器,用于将类中的方法绑定到类身上。下面请看代码示例:
class People:
@classmethod
def talk(cls):
pass
p = People()
print(People.talk)
#输出结果
<bound method People.talk of <class '__main__.People'>>
从上述结果可以看出,我们添加了一个装饰器,成功将原本绑定给对象的方法绑定到了类身上。之前我们分析过,如果一个方法绑定到谁身上,在调用该函数时,会自动将调用者作为第一个参数传递到函数中。但是,绑定到类的方法与绑定到对象的方法有一点细微区别:
class People:
def __init__(self,name):
self.name = name
@classmethod
def talk(cls):
pass
p = People('xiaohua')
print(People.talk)
print(p.talk)
#输出结果
<bound method People.talk of <class '__main__.People'>>
<bound method People.talk of <class '__main__.People'>>
也就是说,当对象调用类的绑定方法时,也会默认将类本身作为参数传递进去!因此,下面的代码执行正常,并不会因为该方法绑定到类身上,而对象调用时未传递参数导致报错。
class People:
@classmethod
def talk(cls):
pass
p = People()
People.talk()
p.talk()
但是,如果talk()方法没有定义任何参数,则下面的代码均会报错。
class People:
@classmethod
def talk():
pass
p = People()
People.talk()
p.talk()
#报错结果
talk() takes 0 positional arguments but 1 was given
两者的报错结果一致,这说明了当对象调用类的绑定方法时,也是自动将类传递进去,并不需遵循普通函数的参数传递规则。
对于类中的绑定方法,基本上也就这两种情况。无论形式如何变化,只要记住以下规则,遇到此类问题便不会再出错。
类中方法默认都是绑定给对象使用,当对象调用绑定方法时,会自动将对象作为第一个参数传递进去;而类来调用,则必须遵循函数参数一一对应的规则,有几个参数,就必须传递几个参数。如果一个方法使用了@classmethod装饰器,那么这个方法就绑定到类身上,不管是对象来调用还是类调用,都会将类作为第一个参数传递进去。
非绑定方法
二、非绑定方法
上面讨论了类中的方法要么绑定给对象使用,要么绑定给类使用,那么是否存在既不绑定给对象也不绑定给类的函数呢?
答案:当然有,Python提供了@staticmethod装饰器,可以解除绑定关系,将一个类中的方法变为一个普通函数。
下面,我们来看看代码示例:
import hashlib
import time
class MySQL:
def __init__(self,host,port):
self.id=self.create_id()
self.host=host
self.port=port
@staticmethod
def create_id(): #就是一个普通工具
m=hashlib.md5(str(time.clock()).encode('utf-8'))
return m.hexdigest()
print(MySQL.create_id) #<function MySQL.create_id at 0x0000000001E6B9D8> #查看结果为普通函数
conn=MySQL('127.0.0.1',3306)
print(conn.create_id) #<function MySQL.create_id at 0x00000000026FB9D8> #查看结果为普通函数
从上面的输出结果可以看出,使用了@staticmethod装饰后的函数,与普通函数没有区别。既然是普通函数,就遵从普通函数的参数传递规则,有几个参数就传递几个参数。
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