python - 为什么 __slots__ 在从抽象基类继承时在 Python 2 和 3 中表现不同

Question

我创建了以下类以节省内存的方式在平面上存储可变点 - 我需要一个可变的 namedtuple('Point', 'x y') 等价物。由于实例字典很大，我想我会选择 __slots__:

from collections import Sequence

class Point(Sequence):
    __slots__ = ('x', 'y')

    def __init__(self, x=0, y=0):
        self.x = x
        self.y = y

    def __getitem__(self, item):
        return getattr(self, self.__slots__[item])

    def __setitem__(self, item, value):
        return setattr(self, self.__slots__[item], value)

    def __repr__(self):
        return 'Point(x=%r, y=%r)' % (self.x, self.y)

    def __len__(self):
        return 2

在 Python 3 上测试时，一切似乎都正常:

>>> pt = Point(12, 42)
>>> pt[0], pt.y
(12, 42)
>>> pt.x = 5
>>> pt
Point(x=5, y=42)
>>> pt.z = 6
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Point' object has no attribute 'z'

但是在 Python 2 上，我可以设置属性 z，即使它不在槽中也是如此:

>>> pt = Point(12, 42)
>>> pt.z = 5
>>> pt.z
5
>>> pt.__slots__
('x', 'y')
>>> pt.__dict__
{'z': 5}

为什么会这样，为什么 Python 2 和 Python 3 之间存在差异？

Answer 1

Python 2 数据模型在 __slots__ 上表示以下内容:

• When inheriting from a class without __slots__, the __dict__ attribute of that class will always be accessible, so a __slots__ definition in the subclass is meaningless.

这就是这里发生的事情。在 Python 2 中，collections 模块中的抽象基类根本没有 __slots__:

>>> from collections import Sequence
>>> Sequence.__slots__
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: type object 'Sequence' has no attribute '__slots__'

这被报告为 issue 11333在 CPython 问题跟踪器中，并在 Python 3.3 中得到修复。

在 Python 3.3+ 中，Sequence 抽象基类现在将 __slots__ 设置为空元组:

>>> from collections import Sequence
>>> Sequence.__slots__
()

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因此在 Python 2 中，您不能从 collections 基类继承并同时使用 __slots__ 进行内存高效存储。

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但是请注意，即使关于 collections abstract base classes 的文档声称

These ABCs allow us to ask classes or instances if they provide particular functionality, for example:

size = None
if isinstance(myvar, collections.Sized):
    size = len(myvar)

This is not the case with Sequence ;简单地实现 Sequence 所需的所有方法并不能使您的类的实例通过 isinstance 检查。

原因是 Sequence类没有 __subclasshook__ ;如果不存在，则查询父类 __subclasshook__ ；在这种情况下 Sized.__subclasshook__ ;如果测试类不是完全 Sized，则返回 NotImplemented。

另一方面，无法通过魔术方法区分映射类型和序列类型，因为它们都可以具有完全相同的魔术方法 - collections.OrderedDict 具有所有 Sequence 的神奇方法，包括 __reversed__ 方法，但它不是序列。

但是，您仍然不需要从 Sequence 继承来使 isinstance(Point, Sequence) 返回 True。在以下示例中，Point 是相同的，除了派生自 object 而不是 Sequence，在 Python 2 上:

>>> pt = Point(12, 42)
>>> pt.z = 5
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Point' object has no attribute 'z'
>>> isinstance(pt, Sequence)
False
>>> Sequence.register(pt)
>>> isinstance(pt, Sequence)
True

您可以将任何类注册为抽象基类的子类，以用于isinstance 检查；在额外的混合方法中，你真的只需要实现 count 和 index；其他人的功能将由 Python 运行时填充。