讓我們從我們已經(jīng)知道的開始：self - 方法中的第一個參數(shù) - 指的是類實例：

class MyClass:
                  ┌─────────────────┐
                  ▼                 │
    def do_stuff(self, some_arg):   │
        print(some_arg)  ▲          │
                         │          │
                         │          │
                         │          │
                         │          │
instance = MyClass()     │          │
instance.do_stuff("whatever")       │
    │                               │
    └───────────────────────────────┘

此外，這個論點實際上不必稱為 self - 它只是一個約定。例如，你可以像其他語言中常見的那樣使用它。

上面的代碼可能是自然而明顯的，因為你一直在使用，但是我們只給了 .do_stuff() 一個參數(shù) (some_arg)，但該方法聲明了兩個 (self 和 , some_arg)，好像也說不通。片段中的箭頭顯示 self 被翻譯成實例，但它是如何真正傳遞的呢？

instance = MyClass()
MyClass.do_stuff(instance, "whatever")

Python 在內(nèi)部所做的是將 instance.do_stuff("whatever") 轉(zhuǎn)換為 MyClass.do_stuff(instance, "whatever")。我們可以在這里稱之為“Python 魔法”，但如果我們想真正了解幕后發(fā)生的事情，我們需要了解 Python 方法是什么以及它們與函數(shù)的關(guān)系。

類屬性/方法

在 Python 中，沒有“方法”對象之類的東西——實際上方法只是常規(guī)函數(shù)。函數(shù)和方法之間的區(qū)別在于，方法是在類的命名空間中定義的，使它們成為該類的屬性。

這些屬性存儲在類字典 __dict__ 中，我們可以直接訪問或使用 vars 內(nèi)置函數(shù)訪問：

MyClass.__dict__["do_stuff"]
# <function MyClass.do_stuff at 0x7f132b73d550>
vars(MyClass)["do_stuff"]
# <function MyClass.do_stuff at 0x7f132b73d550>

訪問它們的最常見方法是“類方法”方式：

print(MyClass.do_stuff)
# <function MyClass.do_stuff at 0x7f132b73d550>

在這里，我們使用類屬性訪問該函數(shù)，正如預期的那樣打印 do_stuff 是 MyClass 的函數(shù)。然而，我們也可以使用實例屬性訪問它：

print(instance.do_stuff)
# <bound method MyClass.do_stuff of <__main__.MyClass object at 0x7ff80c78de50>

但在這種情況下，我們得到的是一個“綁定方法”而不是原始函數(shù)。Python 在這里為我們所做的是，它將類屬性綁定到實例，創(chuàng)建了所謂的“綁定方法”。這個“綁定方法”是底層函數(shù)的包裝，該函數(shù)已經(jīng)將實例作為第一個參數(shù)（self）插入。

因此，方法是普通函數(shù)，它們的其他參數(shù)前附加了類實例（self）。

要了解這是如何發(fā)生的，我們需要看一下描述符協(xié)議。

描述符協(xié)議

描述符是方法背后的機制，它們是定義 __get__()、__set__() 或 __delete__() 方法的對象（類）。為了理解 self 是如何工作的，我們只考慮 __get__()，它有一個簽名：

descr.__get__(self, instance, type=None) -> value

但是 __get__() 方法實際上做了什么？它允許我們自定義類中的屬性查找 - 或者換句話說 - 自定義使用點符號訪問類屬性時發(fā)生的情況。考慮到方法實際上只是類的屬性，這非常有用。這意味著我們可以使用 __get__ 方法來創(chuàng)建一個類的“綁定方法”。

為了讓它更容易理解，讓我們通過使用描述符實現(xiàn)一個“方法”來演示這一點。首先，我們創(chuàng)建一個函數(shù)對象的純 Python 實現(xiàn)：

import types
class Function:
    def __get__(self, instance, objtype=None):
        if instance is None:
            return self
        return types.MethodType(self, instance)
    def __call__(self):
        return

上面的 Function 類實現(xiàn)了 __get__ ，這使它成為一個描述符。這個特殊方法在實例參數(shù)中接收類實例 - 如果這個參數(shù)是 None，我們知道 __get__ 方法是直接從一個類（例如 MyClass.do_stuff）調(diào)用的，所以我們只返回 self。但是，如果它是從類實例中調(diào)用的，例如 instance.do_stuff，那么我們返回 types.MethodType，這是一種手動創(chuàng)建“綁定方法”的方式。

此外，我們還提供了 __call__ 特殊方法。__init__ 是在調(diào)用類來初始化實例時調(diào)用的（例如 instance = MyClass()），而 __call__ 是在調(diào)用實例時調(diào)用的（例如 instance()）。我們需要用這個，是因為 types.MethodType(self, instance) 中的 self 必須是可調(diào)用的。

現(xiàn)在我們有了自己的函數(shù)實現(xiàn)，我們可以使用它將方法綁定到類：

class MyClass:
    do_stuff = Function()
print(MyClass.__dict__["do_stuff"])  # __get__ not invoked
# <__main__.Function object at 0x7f229b046e50>
print(MyClass.do_stuff)  # __get__ invoked, but "instance" is None, "self" is returned
print(MyClass.do_stuff.__get__(None, MyClass))
# <__main__.Function object at 0x7f229b046e50>
instance = MyClass()
print(instance.do_stuff)  #  __get__ invoked and "instance" is not None, "MethodType" is returned
print(instance.do_stuff.__get__(instance, MyClass))
# <bound method ? of <__main__.MyClass object at 0x7fd526a33d30>

通過給 MyClass 一個 Function 類型的屬性 do_stuff，我們大致模擬了 Python 在類的命名空間中定義方法時所做的事情。

綜上所述，在instance.do_stuff等屬性訪問時，do_stuff在instance的屬性字典（__dict__）中查找。如果 do_stuff 定義了 __get__ 方法，則調(diào)用 do_stuff.__get__ ，最終調(diào)用：

# For class invocation:
print(MyClass.__dict__['do_stuff'].__get__(None, MyClass))
# <__main__.Function object at 0x7f229b046e50>
# For instance invocation:
print(MyClass.__dict__['do_stuff'].__get__(instance, MyClass))
# Alternatively:
print(type(instance).__dict__['do_stuff'].__get__(instance, type(instance)))
# <bound method ? of <__main__.MyClass object at 0x7fd526a33d30>

正如我們現(xiàn)在所知 - 將返回一個綁定方法 - 一個圍繞原始函數(shù)的可調(diào)用包裝器，它的參數(shù)前面有 self ！

如果想進一步探索這一點，可以類似地實現(xiàn)靜態(tài)和類方法(https://docs.python.org/3.7/howto/descriptor.html#static-methods-and-class-methods)

為什么self在方法定義中？

我們現(xiàn)在知道它是如何工作的，但還有一個更哲學的問題——“為什么它必須出現(xiàn)在方法定義中？”

顯式 self 方法參數(shù)是有爭議的設計選擇，但它是一種有利于簡單性的選擇。

Python 的自我體現(xiàn)了“越差越好”的設計理念——在此處進行了描述。這種設計理念的優(yōu)先級是“簡單”，定義為：

設計必須簡單，包括實現(xiàn)和接口。實現(xiàn)比接口簡單更重要...

這正是 self 的情況——一個簡單的實現(xiàn)，以接口為代價，其中方法簽名與其調(diào)用不匹配。

當然還有更多的原因為什么我們要明確的寫self，或者說為什么它必須保留， Guido van Rossum 在博客文章中描述了其中一些（http://neopythonic.blogspot.com/2008/10/why-explicit-self-has-to-stay.html），文章回復了要求將其刪除的提議。

Python 抽象了很多復雜性，但在我看來，深入研究低級細節(jié)和復雜性對于更好地理解該語言的工作原理非常有價值，當事情發(fā)生故障和高級故障排除/調(diào)試時，它可以派上用場不夠。

此外，理解描述符實際上可能非常實用，因為它們有一些用例。雖然大多數(shù)時候你真的只需要@property 描述符，但在某些情況下自定義的描述符是有意義的，例如 SLQAlchemy 中的或者 e.g.自定義驗證器。