面向对象高级编程——使用__slots__

正常情况下，我们定义了一个class，创建了一个class的实例后，我们可以给该实例绑定任何属性和方法，这就是动态语言的灵活性。先定义class：

>>> class Student(object):
...     pass

然后尝试给实例绑定一个属性：

>>> s = Student()
>>> s.name = 'kebi'   #新增属性
>>> s.name    #打印属性
'kebi'

还可以尝试给实例绑定一个方法：

>>> def set_age(self,age):  #定义一个函数作为实例的方法
...     self.age = age
...
>>> from types import MethodType
>>> s.set_age = MethodType(set_age,s)   #给实例绑定一个方法
>>> s.set_age(25)  #调用方法
>>> s.age   #测试结果
25

可以查看对象的属性菜单：

>>> s.__dict__
{'name': 'kebi', 'set_age': <bound method set_age of <__main__.Student object at 0x000001B9BC0A1710>>, 'age': 25}

>>> dir(s)
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', ....... '__subclasshook__', '__weakref__', 'age', 'name', 'set_age']
#已经添加

但是，给一个实例绑定的方法，对另一个实例是不起作用的：

>>> s2 = Student()
>>> s2.get_age(25)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'get_age'  #表示没有这个方法

为了给所有实例都绑定方法，可以给class绑定方法：

>>> def set_score(self,score):  #定义一个方法
...     self.score = score   #设置对象的属性
...
>>> Student.set_score = set_score   #绑定在类上

给类绑定方法后，所有实例均可以调用：

>>> Student.set_score = set_score
>>> s.set_score(100)   #给s设置score属性
>>> s.score
100
>>> s2.set_score(99)    #给s2设置score属性，但只是暂时的
>>> s2.score
99

通常情况下，上面的set_score方法可以直接定义在class中，但动态绑定允许我们在程序运行的过程中动态给class加上功能，这在静态语言中很难实现。

使用__slots__

但是，如果我们想要限制实例的属性怎么办？比如，只允许对Student实例添加name和age属性。

为了达到限制的目的，python允许在定义class的时候，定义一个特殊的__slots__变量，来限制class实例添加的属性：

>>> class Student(object):
...     __slots__ = ('name','age')   #设置变量
...
>>> s = Student()   #创建一个实例
>>> s.name = 'kebi'   #绑定属性
>>> s.age = 25    #绑定属性
>>> s.name     #打印属性
'kebi'
>>> s.age
25
>>> s.score = 100   #定义除name和age之外的属性报错
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Student' object has no attribute 'score'

由于‘score’没有被放到__slots__中，所以不能绑定score属性，试图绑定score将得到AttributeError的错误。

但是却对类本身不受限制，其对象也可以使用。

>>> Student.__dict__  #可以设置，没有报错，但没有啥意义
mappingproxy({'__module__': '__main__', '__slots__': ('name', 'age'), 'age': <member 'age' of 'Student' objects>, 'name': <member 'name' of 'Student' objects>, '__doc__': None, 'score': 100})
>>> s.score   #下面的对象也可以继承
100

同时，使用__slots__要注意，__slots__定义的属性仅对当前类实例起作用，对继承的类是不起作用的。

>>> class GraduateStudent(Student):
...     pass
...
>>> g = GraduateStudent()
>>> g.score = 101   #依旧可以绑定

除非在子类中也定义__slots__，这样，子类实例允许定义的属性就是自身的__slots__加上父类的__slots__。

>>> class Graduate(Student):
...     __slots__ = ('sex','job')
...
>>> c = Graduate()
>>> c.sex = 'boy'   #可以定义自身允许的
>>> c.age = 35   #可以定义继承过来的
>>> c.loce = 'renyao'    #不可以定义除此之外的
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Graduate' object has no attribute 'loce'

带__slots__属性的类的定义不会存在__dict__了，除非你在__slots__中添加__dict__元素。

>>> c.__dict__   #不能在调用__dict__方法了
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Graduate' object has no attribute '__dict__'
>>> dir(c)
['__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', .......'__subclasshook__', 'age', 'job', 'name', 'score', 'sex']
>>> c.__slots__
('sex', 'job')

其实__slots__和__dict__在功能上是类似的，都可以存储属性。但是字典会占据大量内存，如过只有拥有少量属性还好。

__slots__是一个类变量，由一序列型对象组成，由所有合法标识构成的实例属性的集合来表示。可以是字典，可以是可迭代对象。