Python類中怎么定義多個構造器方法重載與泛方法

這篇文章主要介紹“Python類中怎么定義多個構造器方法重載與泛方法”，在日常操作中，相信很多人在Python類中怎么定義多個構造器方法重載與泛方法問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Python類中怎么定義多個構造器方法重載與泛方法”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

什么是“泛方法”？

由多個方法組成的方法，這些方法為不同的類型實現相同的操作。

舉個栗子 

現在有個需求，需要你通過以下幾種方式創建一個自定義的日期類（CustomDate）：

• 時間戳

• 年、月、日（包含三個整數的元組）

• ISO 格式的字符串

• Datetime 類

一般實現

from datetime import date, datetime
class CustomDate:
    def __init__(self, arg):
        if isinstance(arg, (int, float)):
            self.__date = date.fromtimestamp(arg)
        elif isinstance(arg, tuple) and len(arg) == 3 and all(map(lambda x: isinstance(x, int), arg):
            self.__date = date(*arg)
        elif isinstance(arg, str):
            self.__date = date.fromisoformat(arg)
        elif isinstance(arg, datetime):
            self.__date = datetime.date()
        else:
            raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__)
    @property
    def date():
        return self.__date

注：這里暫不討論傳入的日期/時間戳合不合法，僅僅只對類型做大致判斷。

有沒有更好的方式？

我們可以將不同的構建方式拆分為多個方法，并利用 functools 中的 singledispatchmethod 裝飾器來根據傳入的參數類型決定調用哪個方法。

from datetime import date, datetime
from functools import singledispatchmethod
class CustomDate:
    @singledispatchmethod
    def __init__(self, arg):
        raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__)
    @__init__.register(int)
    @__init__.register(float)
    def __from_timestamp(self, arg):
        self.__date = date.fromtimestamp(arg)
    @__init__.register(tuple)
    def __from_tuple(self, arg):
        if len(arg) == 3 and all(map(lambda x: isinstance(x, int), arg)):
            self.__date = date(*arg)
        else:
            raise ValueError("could not create instance from a malformed tuple")
    @__init__.register(str)
    def __from_isoformat(self, arg):
        self.__date = date.fromisoformat(arg)
    @__init__.register(datetime)
    def __from_datetime(self, arg):
        self.__date = arg.date()
    @property
    def date(self):
        return self.__date

這樣一來，我們便能將每種參數類型的初始化獨立成一個個的方法了。

缺點

#1 單分派

在調用期間應該使用哪個方法實現由分派算法決定。如果該算法只基于單個參數的類型來決定使用哪個方法實現，則稱其為單分派。

singledispatchmethod 就是就是單分派的。也就是說，只有第一個參數會作為考量。這在實際業務中是遠遠不足的。

#2 不支持 typing

然而，如上，對元組中元素類型判斷還是需要我們用 if/else 實現。也就是說，我們不能使用 typing.Tuple[int, int, int]。

作為一種折中的方案，或許我們可以定義一個 ThreeIntTuple 類來對其進行限定，將這些判斷從 CustomDate 類中隔離開來。

這里僅提供一個思路讓大家參考，我就不實現了（因為我們有更好的方式 xD）。

替代方案：multimethod 庫

這個庫不是標準庫之一，需要通過 pip 安裝：

pip install multimethod

優勢

multimethod 采用的是多分派算法，能更好地滿足更復雜的場景。此外，該庫對 typing 中的類型也有不錯的支持。

更更好的實踐方式

回到上面的問題，我們可以這么改進：

• 使用 multimethod 方法來替代 singledispatchmethod；

• 使用 Tuple[int, int, int] 來替代 tuple，不再需要手動校驗元組的長度和元素類型了；

from datetime import date, datetime
from typing import Tuple, Union
from multimethod import multimethod
class CustomDate:
    @multimethod
    def __init__(self, arg):
        raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__)
    @__init__.register
    def __from_timestamp(self, arg: Union[int, float]):
        self.__date = date.fromtimestamp(arg)
    @__init__.register
    def __from_tuple(self, arg: Tuple[int, int, int]):
        self.__date = date(*arg)
    @__init__.register
    def __from_isoformat(self, arg: str):
        self.__date = date.fromisoformat(arg)
    @__init__.register
    def __from_datetime(self, arg: datetime):
        self.__date = arg.date()
    @property
    def date(self):
        return self.__date

究極好的實踐方式（真正的方法重載）

在此之前，先問大家一個簡單的問題（這跟我們之后的內容有很大的聯系）：

class A:
    def a(self):
        print(1)
    def a(self):
        print(2)
A().a()

以上這段代碼會輸出什么？還是會拋出錯誤？

輸出 2。

在 Python 中，如果定義了重名的方法，最后一個方法是會覆蓋掉之前的方法的。

但你或許不知，我們可以通過元類（metaclass）來改變這一行為：

class MetaA(type):
    class __prepare__(dict):
        def __init__(*args):
            pass
        def __setitem__(self, key, value):
            if self.get('a'):  # Line 7
                super().__setitem__('b', value)  # Line 8
            else:	
                super().__setitem__(key, value)
class A(metaclass=MetaA):
    def a(self):
        print(1)
    def a(self):
        print(2)
A().a()  # => 1
A().b()  # => 2  # Line 22

在第 7 和第 8 行，我們將重名的 a 方法改名為 b，并在第 22 行成功地調用它了。

multimethod 的維護者們很好地運用了這一點，對重名的方法進行了處理，以達到一種“特殊的效果”。

回到正題，我們可以做出如下改進：

• 將 multimethod.multidata 設置為 CustomDate 類的元類；

• 將所有方法命名為 __init__。

from datetime import date, datetime
from typing import Tuple, Union
from multimethod import multimeta
class CustomDate(metaclass=multimeta):
    def __init__(self, arg: Union[int, float]):
        self.__date = date.fromtimestamp(arg)
    def __init__(self, arg: Tuple[int, int, int]):
        self.__date = date(*arg)
    def __init__(self, arg: str):
        self.__date = date.fromisoformat(arg)
    def __init__(self, arg: datetime):
        self.__date = arg.date()
    def __init__(self, arg):
        raise TypeError("could not create instance from " + type(arg).__name__)
    @property
    def date(self):
        return self.__date

從效果上來看，這完全和靜態語言的方法重載一模一樣！

到此，關于“Python類中怎么定義多個構造器方法重載與泛方法”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！