Python 的描述符的使用

关于描述子的详细介绍见Python 之描述子。在此仅仅重申：如果一个对象定义了 __set__() 或者 __delete__()，它将被视为一个数据描述子（data descriptor）。如果仅仅定义了 __get__() 该对象被称为非数据描述子（non-data descriptors）。

为什么要使用描述子呢？我们想象如下场景：使用 Python 模拟学生的成绩单，要求记录成绩、学号、姓名，并判断其是否通过考试。

您可能会这样写：

class ReportCard:
    def __init__(self, name, student_id, score):
        self.name = name
        self.student_id = student_id
        self.score = score
        
    def check(self):
        if self.score >= 60:
            return '及格'
        else:
            return '失败'

这个实现看起来没有什么问题，但是如果录入分数的时候，录入了负值，如 -90，上述的 check 将会作出一个错误的判断。为此，您会想到发起一个异常，即：

class ReportCard:
    def __init__(self, name, student_id, score):
        self.name = name
        self.student_id = student_id
        if score < 0:
            raise ValueError("分数不能是负值！")
        else:
            self.score = score
        
    def check(self):
        if self.score >= 60:
            return '及格'
        else:
            return '失败'

加入，成绩录入没有问题，而若重新修改成绩，此时也可能设定为负值，比如：

a = ReportCard('A', 11, 90)
a.score = -90

这样又该如何避免意外发生呢？其实，可以借助 property 修饰符：

class ReportCard:
    def __init__(self, name, student_id, score):
        self.name = name
        self.student_id = student_id
        if score < 0:
            raise ValueError("分数不能是负值！")
        else:
            self._score = score
        
    def check(self):
        if self.score >= 60:
            return '及格'
        else:
            return '失败'
        
    @property
    def score(self):
        return self._score
    
    @score.setter
    def score(self, new_score):
        if new_score < 0:
            raise ValueError("分数不能是负值！")
        else:
            self._score = new_score

是不是很神奇？实际上，property 是基于 descriptor 而实现的。我们再考虑一个问题，录入成绩时，学号也可能录入为负值，:cry: 难道还要再次重复上述的工作？由此，可见 property 也存在局限性，且没有充分利用 Python 的“鸭子类型”的特性。既然，property 是基于 descriptor 而实现的，为什么不能直接从根源改变呢？

我们直接定义一个类，用于描述非负数：

class NonNegative:
    def __init__(self):
        self.dic = {}

    def __get__(self, obj, objtype):
        print('获得', obj)
        return self.dic[obj]

    def __set__(self, obj, value):
        print('设定', obj, value)
        if value < 0:
            raise ValueError("不能是负值！")
        self.dic[obj] = value

此时，定义成绩单将会十分简洁：

class ReportCard:
    score = NonNegative()    
    std_id = NonNegative()    
    
    def __init__(self, name, student_id, score):
        self.name = name
        self.student_id = student_id
        self.score = score  
        
    def check(self):
        if self.score >= 60:
            return '及格'
        else:
            return '失败'

使用案例