使用MethodType函数将方法绑定到类或实例上

Posted 2020-09-26 BlackMatrix

在开始正文之前，需要了解下Python的绑定方法（bound method）和非绑定方法。

简单做个测试：

定义一个类，类中由实例方法、静态方法和类方法。

class ClassA:

    def instance_method(self):
        print(‘instance_method‘, self)

    @classmethod
    def cls_method(cls):
        print(‘cls_method‘, cls)

    @staticmethod
    def static_method():
        print(‘static_method‘)

逐个测试，测试的结果在注释说说明。

    class_a = ClassA()

    print(‘测试实例方法、静态方法、类方法与实例和类的关系‘)
    # 类中的实例方法，与类本身并没有绑定关系
    # <function ClassA.instance_method at 0x0000022744592488>
    print(ClassA.instance_method)
    # 类中的静态方法，与类也没有绑定关系
    # <function ClassA.static_method at 0x0000027A5F6D0598>
    print(ClassA.static_method)
    # 而类中的类方法，是和这个类存在绑定关系的
    # <bound method ClassA.cls_method of <class ‘__main__.ClassA‘>>
    print(ClassA.cls_method)

    print(‘-‘ * 50)

    # 实例中的实例方法，与实例存在绑定关系
    # 因为当通过一个实例去访问类中的某方法时，会形成绑定关系，将实例作为第一个参数self传入。
    # <bound method ClassA.instance_method of <__main__.ClassA object at 0x000001B117D07710>>
    print(class_a.instance_method)
    # 类方法与实例也存在绑定关系，所以实例可以直接调用类方法
    # <bound method ClassA.cls_method of <class ‘__main__.ClassA‘>>
    print(class_a.cls_method)
    # 静态方法与实例没有绑定关系
    # <function ClassA.static_method at 0x0000027D36340620>
    print(class_a.static_method)

 接着尝试把一个函数，绑定到类或者实例上。

第一种方法，直接将函数赋值给类。

# 创建实例 class_a
class_a = ClassA()

# 直接给类属性赋值
ClassA.func_a = func_a

# 输出结果，没有绑定关系
#  <function func_a at 0x10e41ff28>
print(ClassA.func_a)

# 通过实例访问之前赋值的类属性
# 对于赋值之前创建得实例，因为是通过实例访问，所以也会存在绑定关系
# <bound method func_a of <__main__.ClassA object at 0x10e4330b8>>
print(class_a.func_a)

上面这种方法，存在一些局限性。比如把一个函数直接赋值给实例时，无法正常创建绑定关系。

# 把函数赋值给实例
class_a.func_c = func_c
# 没有形成绑定关系
# <function func_c at 0x10e59f1e0>
print(class_a.func_c)

所以，就需要引入MethodType，将一个函数绑定到实例或类上，形成绑定关系。

MethodType 会在类内部创建一个链接，指向外部的的方法，在创建实例的同时，这个绑定后的方法也会复制到实例中。MethodType 接受两个参数，第一个是被绑定的函数，第二个是需要绑定到的对象。

class ClassB:
    pass

class_b = ClassB()

class_b.func_a = MethodType(func_a, class_b)

print(class_b.func_a)
# <bound method func_a of <__main__.ClassB object at 0x0000021706F6B780>>

ClassB.func_b = MethodType(func_b, ClassB)
print(ClassB.func_b)
# <bound method func_b of <class ‘__main__.ClassB‘>>

经过代码测试，成功把函数绑定到了类和实例上。

之前说过，MethodType只是一个链接指向外部函数，而不是把函数复制到类内部。

关于这点，可以用一个闭包来验证。

# 闭包
def func_d(a):
    def _func_d(self, b):
        nonlocal a
        a = a + b
        print(a)
        print(self)
    return _func_d

# a 初始值为1
test_func_d = func_d(1)

将闭包分别绑定到两个截然不同的类创建出的实例上

class_a.test_func_d = MethodType(test_func_d, class_a)
class_b.test_func_d = MethodType(test_func_d, class_b)

两个不同的实例的test_func_d，实际上是指向同一个函数。

分别调用两个实例的test_func_d方法，得到3、6两个结果。

class_a.test_func_d(2)
# 3
class_b.test_func_d(3)
# 6

第一次执行class_a.test_func_d(1)时，闭包中的变量 a 已经由 1 变为 1+2=3，第二次执行class_b.test_func_d(3)时，闭包中的变量 a 已经由 3 变为 3+3=6。

可见两个实例执行的是同一个函数，共享闭包内的变量a，所以说是创建一个链接，指向函数，而不是把函数复制到类内部。