Python魔法方法漫游指南：构造与析构
2201 views, 2021/07/13 updated Go to Comments
在类 C++ 的语言中，类的构造函数和析构函数是非常重要的概念，负责对象的创建和销毁时的相关工作。比如在创建对象时用 new 开辟内存空间，销毁时 delete 释放内存。
而 Python 中似乎没有专门的构造和析构函数，不过也有对应的魔法方法替代构造和析构函数的功能。
构造对象
Python 学习者最熟悉的魔法方法可能就是 __init__ 了，它的作用是初始化对象。
比如说给实例对象的属性进行初始化的工作：
class Foo: def __init__(self, x): self.x = x f = Foo(10) print(f.x) # 输出: # 10
如果父类也实现了 __init__ 方法，那么子类中需要显式调用 super() 以确保正确初始化了父类的属性：
class Foo: def __init__(self, x=10): self.x = x class Bar(Foo): def __init__(self, y): super().__init__() self.y = y f = Bar(20) print(f.x, f.y) # 输出: # 10 20
可能你觉得 __init__ 就是构造函数了，但实际上它只负责初始化对象，并不负责创建对象。真正创建对象的是执行得更早的 __new__ 方法：
class Foo: def __new__(cls, *args, **kwargs): print('new...', args, kwargs) obj = super().__new__(cls) print(obj) return obj def __init__(self, *args, **kwargs): print('init...', args, kwargs) print(self) Foo('a', x=10) # 输出: # new... ('a',) {'x': 10} # <__main__.Foo object at 0x00000176B9F34AF0> # init... ('a',) {'x': 10} # <__main__.Foo object at 0x00000176B9F34AF0>
这里面信息量很大：
__new__创建了对象，并且执行要早于__init__。__new__的第一个参数cls，就是需要创建实例的类Foo。__new__必须返回一个对象，这个对象其实就是创建出来的类实例，也就是self了。__new__和__init__的参数是相同的。
总之，__new__ 和 __init__ 共同完成了对象的构造工作。
实际上 __new__ 方法通常不太会用到。其主要的应用场景归纳如下。
不可变对象
假设现在要定义一个叫“英寸”的类，并且它是 float 的子类，你会怎么做呢？
在 __init__ 里实现单位转化是无效的：
class inch(float): # 错误的方式 def __init__(self, arg): float.__init__(arg*0.0254) print(inch(12.0)) # 输出: # 12.0
因为此时对象已经创建好了，再初始化也没求用。
正确的方式：
class inch(float): # 正确的方式 def __new__(cls, arg): return float.__new__(cls, arg*0.0254) print(inch(12.0)) # 输出: # 0.3048
其他自定义不可变对象，比如整型、元组等用法也都类似。
单例模式
单例模式是指全局至多只有一个实例的类。
可以这样实现单例模式：
class Singleton: def __new__(cls, *args, **kwds): it = cls.__dict__.get("__it__") if it is not None: return it cls.__it__ = it = super().__new__(cls) it.init(*args, **kwds) return it def init(self, *args, **kwds): pass class Bar(Singleton): pass first = Bar() second = Bar() print(first) print(second) # 输出: # <__main__.Bar object at 0x00000176B9F349A0> # <__main__.Bar object at 0x00000176B9F349A0>
不过单例模式在 Python 中不那么常见就是了。
用装饰器也可以实现单例模式，在我以前的文章装饰器入门中有探讨。
元编程
元编程是指代码动态修改和创建类的编程方式。在元编程的黑魔法里，__new__ 方法也占有一席之地。
元编程又是另外一个晦涩的概念了，这里也不展开了，有兴趣的同学看我另一篇文章元类与元编程。
析构对象
__new__ 和 __init__ 是对象的构造器，那么 __del__ 就是析构器，或者叫销毁器。但需要注意的是，Python 有一套自己的垃圾回收机制，__del__ 并不等同于 C 系语言中的析构器，而是更类似于生命周期钩子，它提供了一个对象被销毁时执行自定义逻辑的位置。
比如说你想确保对象被销毁时，文件能够正常关闭：
class FileObject: # 确保对象被销毁时关闭文件 def __del__(self): self.file.close() del self.file
需要小心的是，如果 Python 解释器（或程序）被强行退出时，__del__ 并不会被执行。
由于 __del__ 可以在执行任意代码时调用，包括从任意线程调用。如果它执行时需要获取锁或者调用任何其他阻塞资源，可能会导致死锁。
所以不要把重要操作完全押宝在上面了，养成定期手动清理资源的好习惯。
本系列文章开源发布于 Github，传送门：Python魔法方法漫游指南
看完文章想吐槽？欢迎来 Issues 告诉我。
