2011年1月TIOBE編程語言排行榜近日出爐，Python贏得2010年度語言的桂冠。Python作為一種標準化的系統(tǒng)腳本語言，同時也被廣泛的應(yīng)用在其他更多領(lǐng)域內(nèi)。Python結(jié)合Django框架是Web開發(fā)者的首選。因為Python的方便，越來越多的大學(xué)開始使用Python來教學(xué)。

首先通過一個例子來看一下本文中可能用到的對象和相關(guān)概念。

有時候我們會碰到這樣的需求，需要執(zhí)行對象的某個方法，或是需要對對象的某個字段賦值，而方法名或是字段名在編碼代碼時并不能確定，需要通過參數(shù)傳遞字符串的形式輸入。舉個具體的例子：當我們需要實現(xiàn)一個通用的DBM框架時，可能需要對數(shù)據(jù)對象的字段賦值，但我們無法預(yù)知用到這個框架的數(shù)據(jù)對象都有些什么字段，換言之，我們在寫框架的時候需要通過某種機制訪問未知的屬性。

這個機制被稱為反射(反過來讓對象告訴我們他是什么)，或是自省(讓對象自己告訴我們他是什么，好吧我承認括號里是我瞎掰的- -#)，用于實現(xiàn)在運行時獲取未知對象的信息。反射是個很嚇唬人的名詞，聽起來高深莫測，在一般的編程語言里反射相對其他概念來說稍顯復(fù)雜，一般來說都是作為高級主題來講;但在Python中反射非常簡單，用起來幾乎感覺不到與其他的代碼有區(qū)別，使用反射獲取到的函數(shù)和方法可以像平常一樣加上括號直接調(diào)用，獲取到類后可以直接構(gòu)造實例;不過獲取到的字段不能直接賦值，因為拿到的其實是另一個指向同一個地方的引用，賦值只能改變當前的這個引用而已。

1. 訪問對象的屬性

以下列出了幾個內(nèi)建方法，可以用來檢查或是訪問對象的屬性。這些方法可以用于任意對象而不僅僅是例子中的Cat實例對象;Python中一切都是對象。

    
cat = Cat('kitty')  
    
 
    
print cat.name # 訪問實例屬性  
    
cat.sayHi() # 調(diào)用實例方法  
    
 
    
print dir(cat) # 獲取實例的屬性名，以列表形式返回  
    
if hasattr(cat, 'name'): # 檢查實例是否有這個屬性  
    
    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]):

調(diào)用這個方法將返回包含obj大多數(shù)屬性名的列表(會有一些特殊的屬性不包含在內(nèi))。obj的默認值是當前的模塊對象。

•hasattr(obj, attr):

這個方法用于檢查obj是否有一個名為attr的值的屬性，返回一個布爾值。

•getattr(obj, attr):

調(diào)用這個方法將返回obj中名為attr值的屬性的值，例如如果attr為'bar'，則返回obj.bar。

•setattr(obj, attr, val):

調(diào)用這個方法將給obj的名為attr的值的屬性賦值為val。例如如果attr為'bar'，則相當于obj.bar = val。

2. 訪問對象的元數(shù)據(jù)

當你對一個你構(gòu)造的對象使用dir()時，可能會發(fā)現(xiàn)列表中的很多屬性并不是你定義的。這些屬性一般保存了對象的元數(shù)據(jù)，比如類的__name__屬性保存了類名。大部分這些屬性都可以修改，不過改動它們意義并不是很大;修改其中某些屬性如function.func_code還可能導(dǎo)致很難發(fā)現(xiàn)的問題，所以改改name什么的就好了，其他的屬性不要在不了解后果的情況下修改。

接下來列出特定對象的一些特殊屬性。另外，Python的文檔中有提到部分屬性不一定會一直提供，下文中將以紅色的星號*標記，使用前你可以先打開解釋器確認一下。

2.0. 準備工作：確定對象的類型

在types模塊中定義了全部的Python內(nèi)置類型，結(jié)合內(nèi)置方法isinstance()就可以確定對象的具體類型了。

•isinstance(object, classinfo):

檢查object是不是classinfo中列舉出的類型，返回布爾值。classinfo可以是一個具體的類型，也可以是多個類型的元組或列表。

types模塊中僅僅定義了類型，而inspect模塊中封裝了很多檢查類型的方法，比直接使用types模塊更為輕松，所以這里不給出關(guān)于types的更多介紹，如有需要可以直接查看types模塊的文檔說明。本文第3節(jié)中介紹了inspect模塊。

　　2.1. 模塊(module)

•__doc__: 文檔字符串。如果模塊沒有文檔，這個值是None。

•*__name__: 始終是定義時的模塊名;即使你使用import .. as 為它取了別名，或是賦值給了另一個變量名。

•*__dict__: 包含了模塊里可用的屬性名-屬性的字典;也就是可以使用模塊名.屬性名訪問的對象。

•__file__: 包含了該模塊的文件路徑。需要注意的是內(nèi)建的模塊沒有這個屬性，訪問它會拋出異常!

    
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 0xb73deb54 at fnmatchcase>)  

2.2. 類(class)

•__doc__: 文檔字符串。如果類沒有文檔，這個值是None。

•*__name__: 始終是定義時的類名。

•*__dict__: 包含了類里可用的屬性名-屬性的字典;也就是可以使用類名.屬性名訪問的對象。

•__module__: 包含該類的定義的模塊名;需要注意，是字符串形式的模塊名而不是模塊對象。

•*__bases__: 直接父類對象的元組;但不包含繼承樹更上層的其他類，比如父類的父類。

    
print Cat.__doc__           # None  
    
print Cat.__name__          # Cat  
    
print Cat.__module__        # __main__  
    
print Cat.__bases__         # (<TYPE ?object?>,)  
    
print Cat.__dict__          # {'__module__': '__main__', ...}  

2.3. 實例(instance)

實例是指類實例化以后的對象。

•*__dict__: 包含了可用的屬性名-屬性字典。

•*__class__: 該實例的類對象。對于類Cat，cat.__class__ == Cat 為 True。

    
print cat.__dict__  
    
print cat.__class__  
    
print cat.__class__ == Cat # True  

2.4. 內(nèi)建函數(shù)和方法(built-in functions and methods)

根據(jù)定義，內(nèi)建的(built-in)模塊是指使用C寫的模塊，可以通過sys模塊的builtin_module_names字段查看都有哪些模塊是內(nèi)建的。這些模塊中的函數(shù)和方法可以使用的屬性比較少，不過一般也不需要在代碼中查看它們的信息。

•__doc__: 函數(shù)或方法的文檔。

•__name__: 函數(shù)或方法定義時的名字。

•__self__: 僅方法可用，如果是綁定的(bound)，則指向調(diào)用該方法的類(如果是類方法)或?qū)嵗?如果是實例方法)，否則為None。

•*__module__: 函數(shù)或方法所在的模塊名。

2.5. 函數(shù)(function)

這里特指非內(nèi)建的函數(shù)。注意，在類中使用def定義的是方法，方法與函數(shù)雖然有相似的行為，但它們是不同的概念。

•__doc__: 函數(shù)的文檔;另外也可以用屬性名func_doc。

•__name__: 函數(shù)定義時的函數(shù)名;另外也可以用屬性名func_name。

•*__module__: 包含該函數(shù)定義的模塊名;同樣注意，是模塊名而不是模塊對象。

•*__dict__: 函數(shù)的可用屬性;另外也可以用屬性名func_dict。

不要忘了函數(shù)也是對象，可以使用函數(shù).屬性名訪問屬性(賦值時如果屬性不存在將新增一個)，或使用內(nèi)置函數(shù)has/get/setattr()訪問。不過，在函數(shù)中保存屬性的意義并不大。

•func_defaults: 這個屬性保存了函數(shù)的參數(shù)默認值元組;因為默認值總是靠后的參數(shù)才有，所以不使用字典的形式也是可以與參數(shù)對應(yīng)上的。

•func_code: 這個屬性指向一個該函數(shù)對應(yīng)的code對象，code對象中定義了其他的一些特殊屬性，將在下文中另外介紹。

•func_globals: 這個屬性指向當前的全局命名空間而不是定義函數(shù)時的全局命名空間，用處不大，并且是只讀的。

•*func_closure: 這個屬性僅當函數(shù)是一個閉包時有效，指向一個保存了所引用到的外部函數(shù)的變量cell的元組，如果該函數(shù)不是一個內(nèi)部函數(shù)，則始終為None。這個屬性也是只讀的。

下面的代碼演示了func_closure：

    
#coding: UTF-8  
    
def foo():  
    
    n = 1 
    
    def bar():  
    
        print n # 引用非全局的外部變量n，構(gòu)造一個閉包  
    
    n = 2 
    
    return bar  
    
 
    
closure = foo()  
    
print closure.func_closure  
    
# 使用dir()得知cell對象有一個cell_contents屬性可以獲得值  
    
print closure.func_closure[0].cell_contents # 2  

由這個例子可以看到，遇到未知的對象使用dir()是一個很好的主意 ：)

2.6. 方法(method)

方法雖然不是函數(shù)，但可以理解為在函數(shù)外面加了一層外殼;拿到方法里實際的函數(shù)以后，就可以使用2.5節(jié)的屬性了。

•__doc__: 與函數(shù)相同。

•__name__: 與函數(shù)相同。

•*__module__: 與函數(shù)相同。

•im_func: 使用這個屬性可以拿到方法里實際的函數(shù)對象的引用。另外如果是2.6以上的版本，還可以使用屬性名__func__。

•im_self: 如果是綁定的(bound)，則指向調(diào)用該方法的類(如果是類方法)或?qū)嵗?如果是實例方法)，否則為None。如果是2.6以上的版本，還可以使用屬性名__self__。

•im_class: 實際調(diào)用該方法的類，或?qū)嶋H調(diào)用該方法的實例的類。注意不是方法的定義所在的類，如果有繼承關(guān)系的話。

    
im = cat.sayHi  
    
print im.im_func  
    
print im.im_self # cat  
    
print im.im_class # Cat  

    
def gen():  
    
    for n in xrange(5):  
    
        yield n  
    
g = gen()  
    
print g             #   
    
print g.gi_code     #   
    
print g.gi_frame    #   
    
print g.gi_running  # 0  
    
print g.next()      # 0  
    
print g.next()      # 1  
    
for n in g:  
    
    print n,        # 2 3 4  

    
co = cat.sayHi.func_code  
    
print co.co_argcount        # 1  
    
print co.co_names           # ('name',)  
    
print co.co_varnames        # ('self',)  
    
print co.co_flags & 0b100   # 0  

    
def add(x, y=1):  
    
    f = inspect.currentframe()  
    
    print f.f_locals    # same as locals()  
    
    print f.f_back      #   
    
    return x+y  
    
add(2)  

    
def div(x, y):  
    
    try:  
    
        return x/y  
    
    except:  
    
        tb = sys.exc_info()[2]  # return (exc_type, exc_value, traceback)  
    
        print tb  
    
        print tb.tb_lineno      # "return x/y" 的行號  
    
div(1, 0)  

    
im = cat.sayHi  
    
if inspect.isroutine(im):  
    
    im()  

    
def add(x, y=1, *z):  
    
    return x + y + sum(z)  
    
print inspect.getargspec(add)  
    
#ArgSpec(args=['x', 'y'], varargs='z', keywords=None, defaults=(1,))  

    
def add(x, y=1, *z):  
    
    print inspect.getargvalues(inspect.currentframe())  
    
    return x + y + sum(z)  
    
add(2)  
    
#ArgInfo(args=['x', 'y'], varargs='z', keywords=None, locals={'y': 1, 'x': 2, 'z': ()})  

    
print inspect.getmro(Cat)  
    
#(<class '__main__.Cat'>, <type 'object'>)  
    
print Cat.__mro__  
    
#(<class '__main__.Cat'>, <type 'object'>)  
    
class Dog: pass  
    
print inspect.getmro(Dog)  
    
#(<class __main__.Dog at 0x...>,)  
    
print Dog.__mro__ # AttributeError