__getattribute__ 方法和描述符

Question

根据这篇关于Python描述符的指南，https://docs.python.org/howto/descriptor.html

在新风格的类中，方法对象是通过描述符来实现的，这样可以避免在查找属性时需要特别处理它们。

我理解的意思是，有一种方法对象类型，它实现了__get__这个功能。当你用一个实例去调用它时，它会返回一个绑定的方法对象；而当你不使用实例，只用类去调用时，它会返回一个未绑定的方法对象。文章还提到，这个逻辑是在object.__getattribute__方法中实现的。就像这样：

def __getattribute__(self, key):
    "Emulate type_getattro() in Objects/typeobject.c"
    v = object.__getattribute__(self, key)
    if hasattr(v, '__get__'):
       return v.__get__(None, self)
    return v

不过，object.__getattribute__本身也是一个方法！那么它是怎么和一个对象绑定在一起的呢（而不会导致无限循环）？如果它在属性查找中被特别处理，那不是就违背了去掉旧风格特殊处理的目的了吗？

Answer 1

其实，在CPython中，默认的__getattribute__实现并不是用Python写的，而是用C语言实现的。它可以直接访问对象的槽位（也就是表示Python对象的C结构中的条目），而不需要经过麻烦的属性访问流程。

虽然你的Python代码需要这样做，但C代码不需要这么麻烦。:-)

如果你自己实现了一个Python的__getattribute__方法，建议使用object.__getattribute__(self, attrname)，或者更好的是，使用super().__getattribute__(attrname)来访问self上的属性。这样你就不会陷入递归调用的问题了。

在CPython的实现中，属性访问实际上是通过C类型对象中的tp_getattro槽位来处理的，如果没有找到，就会退回到tp_getattr槽位。

为了更全面地展示C代码的工作原理，当你在一个实例上使用属性访问时，实际上会调用一系列的函数，具体如下：

• Python会把属性访问转换为调用PyObject_GetAttr()这个C函数。这个函数的实现会查找你类的tp_getattro或tp_getattr槽位。

• object类型已经填充了tp_getattro槽位，使用的是PyObject_GenericGetAttr函数，这个函数会调用_PyObject_GenericGetAttrWithDict（其中*dict指针设置为NULL，suppress参数设置为0）。这个函数就是你的object.__getattribute__方法（有一个特殊表将名称和槽位对应起来）。

• 这个_PyObject_GenericGetAttrWithDict函数可以通过tp_dict槽位访问实例的__dict__对象，但对于描述符（包括方法），则使用_PyType_Lookup函数。

• _PyType_Lookup负责缓存，并在缓存未命中时调用find_name_in_mro；后者会在类（及其父类）上查找属性。代码直接使用指向每个类的tp_dict槽位的指针来引用类属性。

• 如果通过_PyType_Lookup找到了一个描述符，它会被返回给_PyObject_GenericGetAttrWithDict，然后这个函数会调用该对象的tp_descr_get函数（也就是__get__钩子）。

当你在类本身上访问属性时，type->tp_getattro槽位会由type_getattro()函数来处理，这个函数也会考虑元类。这个版本也会调用__get__，但将实例参数设置为None。

在这个代码中，没有任何地方需要递归调用__getattribute__来访问__dict__属性，因为它可以直接访问C结构。