self的謎團(tuán)

毫無疑問，幾乎每一門Python課程都有一個(gè)關(guān)于（class）類的講座——面向?qū)ο缶幊陶Z言的基本構(gòu)建模塊之一。

當(dāng)您通過一些示例學(xué)習(xí)它時(shí)，您將注意到在Python類中定義的許多函數(shù)都將self作為它們的第一個(gè)參數(shù)。例如，在下面的代碼片段中，我們聲明了一個(gè)名為Student的類，它的greet()方法的第一個(gè)參數(shù)是self。但是，函數(shù)根本沒有使用self，所以這里的self到底是從哪里來的呢？這對許多初學(xué)者來說是第一個(gè)謎。

>>> class Student: 
...     def greet(self, name): 
...         print('Good Morning, ' + name) 
...  
>>> student = Student() 
>>> student.greet('John') 
Good Morning, John 

同樣奇怪的是，當(dāng)我們使用這個(gè)函數(shù)時(shí)，我們并沒有給self參數(shù)設(shè)置任何東西，這是困擾我們的另一個(gè)謎題。在這篇文章中，我們將與學(xué)習(xí)者分享一些Python中self的奧秘。

1. 它代表什么?

在開始處理這個(gè)謎題之前，我們需要理解兩個(gè)基本的相關(guān)概念:類和實(shí)例。當(dāng)然，解決所有這些謎題需要額外的知識(shí)，而不僅僅是類和實(shí)例，我將在接下來的討論中澄清這一點(diǎn)。如果你對這兩個(gè)概念都很了解，你可以跳過下一段，這段只是對這兩個(gè)概念的簡要概述。

創(chuàng)建Python類就是聲明一種新的對象類型，它提供了一種將數(shù)據(jù)和功能捆綁在一起的機(jī)制。在上面的示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè)名為Student的類，并使用它創(chuàng)建了一個(gè)名為Student的學(xué)生類型的對象。這個(gè)對象被稱為student類的實(shí)例。此外，類還可以提供通常稱為屬性的特定功能，例如示例中的greet()函數(shù)。我們使用三個(gè)內(nèi)省(introspection)函數(shù)(type()、isinstance()和hasattr())來檢查相關(guān)信息。

>>> type(Student) 
<class 'type'> 
>>> type(student) 
<class '__main__.Student'> 
>>> isinstance(student, Student) 
True 
>>> hasattr(Student, 'greet') 
True 

我可以簡單地告訴您，greet()函數(shù)中的self參數(shù)是上面示例中的student實(shí)例。更一般地說，是實(shí)例調(diào)用這個(gè)函數(shù)。以下是支持證據(jù):

>>> class Student: 
...     def greet(self, name): 
...         print(id(self)) 
...         print('Good Morning, ' + name) 
...  
>>> student = Student() 
>>> student.greet('John') 
4546580944 
Good Morning, John 
>>> id(student) 
4546580944 

在上面的代碼中，我們修改了greet()函數(shù)，要求它使用內(nèi)省id()函數(shù)向我們顯示self參數(shù)的內(nèi)存地址。如您所見，self參數(shù)和實(shí)例student是同一個(gè)對象，因?yàn)樗鼈兙哂邢嗤膬?nèi)存地址。

2. 為什么不需要在函數(shù)調(diào)用中設(shè)置它呢?

繼續(xù)上一節(jié)中展示的示例，當(dāng)我們使用實(shí)例student調(diào)用greet()函數(shù)時(shí)，這個(gè)函數(shù)通常被稱為實(shí)例方法——一個(gè)對某個(gè)類的實(shí)例可用的函數(shù)。但是，如果我們檢查這個(gè)屬性的類型，就會(huì)顯示一些不同的東西。

>>> student = Student() 
>>> student.greet 
<bound method Student.greet of <__main__.Student object at 0x10eff5750>> 

如上所述，實(shí)例student的greet屬性稱為綁定方法。具體來說，它被綁定到Student類的greet屬性。

為了準(zhǔn)確理解這意味著什么，讓我們看看下面的代碼:

>>> Student.greet(student, 'John') 
Good Morning, John 

結(jié)合開頭的示例，您可能會(huì)注意到這段代碼中的三件事:

1. 這個(gè)函數(shù)的調(diào)用者是類Student,而不是實(shí)例student。
2. 在這個(gè)調(diào)用中設(shè)置了self和name參數(shù)，這與student調(diào)用初始函數(shù)時(shí)忽略self參數(shù)不同。
3. 兩個(gè)函數(shù)調(diào)用都產(chǎn)生了相同的輸出。它們本質(zhì)上用的是同一個(gè)函數(shù)。

通過實(shí)現(xiàn)這些信息，您可能已經(jīng)猜到在使用實(shí)例student調(diào)用greet()函數(shù)時(shí)，幕后發(fā)生了什么。

如上圖所示，當(dāng)實(shí)例student調(diào)用greet(' John ')方法時(shí)，解釋器將處理此函數(shù)調(diào)用，作為類Student將調(diào)用者(即實(shí)例student)和name參數(shù)(即' John ')發(fā)送給greet(self, name)函數(shù)，該函數(shù)打印“Good Morning, John”。

對于感興趣的讀者，這里有幾件事要知道，可以幫助你更深入地了解這個(gè)謎。當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)Python類時(shí)，它聲明的函數(shù)就是這個(gè)類的屬性(稱為函數(shù)對象)。換句話說，類“擁有”這些函數(shù)。類的實(shí)例不會(huì)直接實(shí)現(xiàn)這些函數(shù)。相反，它們將具有與類中實(shí)現(xiàn)的相應(yīng)函數(shù)綁定的相同屬性(即實(shí)例方法)。

3.self是一個(gè)關(guān)鍵詞嗎?

似乎在所有這些已定義的函數(shù)中，我們都使用self作為它們的第一個(gè)參數(shù)。有些人可能錯(cuò)誤地認(rèn)為self是Python為這些用例保留的關(guān)鍵字。然而，事實(shí)并非如此。請看下面一個(gè)簡單的例子:

>>> def=5 
  File "<stdin>", line 1 
    def=5 
       ^ 
SyntaxError: invalid syntax 
>>> class=4 
  File "<stdin>", line 1 
    class=4 
        ^ 
SyntaxError: invalid syntax 
>>> self=3 

你可能知道，def和class是Python中的關(guān)鍵字，我們不能用它們作為變量名。然而，我們可以在定義函數(shù)的上下文之外使用self作為變量名，這表明它在Python中不是保留關(guān)鍵字。

4. 我們必須在這些函數(shù)聲明中使用self嗎?

在上面的例子中，我們重復(fù)引用了greet()函數(shù)。正如我們已經(jīng)討論過的，我們將這個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)為一個(gè)實(shí)例方法，這樣它就可以被這個(gè)Student類的所有實(shí)例使用。在這種情況下，self是必需的。下面是一些證據(jù):

>>> class Teacher: 
...     def say_hello(name): 
...         print('Hello, ' + name) 
... 
>>> teacher = Teacher() 
>>> teacher.say_hello('John') 
Traceback (most recent call last): 
  File "<stdin>", line 1, in <module> 
TypeError: say_hello() takes 1 positional argument but 2 were given 

這里有一些分析。如前所述，當(dāng)實(shí)例teacher調(diào)用say_hello()方法時(shí)，發(fā)生的事情是執(zhí)行teacher .say_hello()函數(shù)，并將實(shí)例對象teacher和' John '設(shè)置為函數(shù)調(diào)用。這就是為什么錯(cuò)誤說“2是給定的。這與函數(shù)的定義相反，函數(shù)的定義只有一個(gè)參數(shù)(name)。

然而，還有兩件事與這個(gè)謎有關(guān)，你可能想知道:

• 雖然聲明實(shí)例方法需要包含self參數(shù)，但它不必命名為self。在這個(gè)場景中使用這個(gè)名稱只是每個(gè)Python程序員都能欣賞的一種約定。下面是一個(gè)例子，它可以被命名為其他東西而不會(huì)引起任何問題。盡管它在語法上是正確的，但不推薦使用，因?yàn)樗粫?huì)讓其他Python程序員感到困惑:

>>> class Teacher: 
...     def say_hello(professor, name): 
...         print('Hello, ' + name) 
... 
>>> teacher = Teacher() 
>>> teacher.say_hello('John') 
Hello, John 

• 在聲明其他函數(shù)(如類和靜態(tài)方法)時(shí)，不需要使用self參數(shù)。對類和靜態(tài)方法的清晰解釋將是以后文章的主題。但我在這里可以展示的是，當(dāng)我們聲明一個(gè)類方法時(shí)，函數(shù)確實(shí)有一些類似于在實(shí)例方法中使用self的東西，它通常被稱為cls，引用類對象本身。它與具體實(shí)例無關(guān)。下面是一個(gè)例子:

>>> class Student: 
...     def __init__(self, name): 
...         self.name = name 
...     @classmethod 
...     def with_names(cls, first_name, last_name): 
...         return cls(first_name + ' ' + last_name) 
...  
>>> student = Student.with_names('John', 'Smith') 
>>> student.name 
'John Smith' 

英文原文：

Unlock the 4 Mysteries of self in Python | by Yong Cui | Better Programming | Medium