Python 函数式编程中的构造函数参考

Question

我想要一个函数指针 ptr，它可以指向以下三种东西中的任意一种：

• 一个普通的函数，

• 一个对象实例的方法，或者

• 这个对象的构造函数。

在最后一种情况下，当执行 ptr() 时，它应该能够创建这个类的一个实例。

def function(argument) :
    print("Function called with argument: "+str(argument))

class C(object) :
    def __init__(self,argument) :
        print("C's __init__ method called with argument: "+str(argument))

    def m(self,argument) :
        print("C's method 'm' called with argument: "+str(argument))

## works
ptr = function
ptr('A')

## works
instance = C('asdf')
ptr = instance.m
ptr('A')

## fails
constructorPtr = C.__init__
constructorPtr('A')

这段代码的输出结果是：

Function called with argument: A

C's __init__ method called with argument: asdf

C's method 'm' called with argument: A

Traceback (most recent call last):   File "tmp.py", line 24, in <module>
    constructorPtr('A')

TypeError: unbound method __init__() must be called with C instance as first argument (got str instance instead)

显示前两个 ptr() 调用成功了，但最后一个没有成功。

Answer 1

我在网上找这个问题的答案时遇到了很多困难，但我终于搞明白了，所以这里是解决方案。

你可以把 constructorPtr 指向 C，而不是指向 C.__init__，这样做就可以了。

constructorPtr = C
constructorPtr('A')

这样输出的结果是：

C's __init__ method called with argument: A

Answer 2

这个问题之所以出现，是因为 __init__ 方法并不是构造函数，而是一个初始化方法。

注意它的第一个参数是 self——这意味着 self 必须在调用 __init__ 方法之前就已经被构造出来了，否则它从哪里来呢？

换句话说，它是一个普通的实例方法，就像 instance.m 一样，但你却试图把它当作一个未绑定的方法来调用——就像你试图调用 C.m 而不是 instance.m 一样。

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Python 确实有一个专门的构造函数方法，叫做 __new__（虽然 Python 为了避免和一些单阶段构造的语言混淆，称它为“创建者”）。这个方法是一个静态方法，它的第一个参数是要构造的类，后面的参数是构造函数的参数。你从 object 继承的默认实现只是创建了该类的一个实例，并将参数传递给它的初始化方法。

constructor = C.__new__
constructor(C, 'A')

或者，如果你更喜欢这样：

from functools import partial
constructor = partial(C.__new__, C)
constructor('A')

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不过，直接调用 __new__ 是非常罕见的，除非是在子类的 __new__ 中。类本身是可以调用的，实际上它们充当自己的构造函数——这意味着它们用适当的参数调用 __new__ 方法，但这里有一些细微之处（在每个不同的情况下，C() 可能是你想要的，而不是 C.__new__(C)）。

所以：

constructor = C
constructor('A')

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正如用户 user2357112 在评论中指出的：

一般来说，如果你想要一个 ptr，在你调用 ptr(foo) 时执行 whatever_expression(foo)，你应该设置 ptr = whatever_expression

这是一个很好的简单规则，Python 也经过精心设计，以便在可能的情况下使这个规则有效。

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最后，作为一个附带说明，你可以将 ptr 赋值为任何可调用的东西，而不仅仅是你描述的那些情况：

• 一个函数，
• 一个绑定的方法（你的 instance.m），
• 一个构造函数（也就是一个类），
• 一个未绑定的方法（例如 C.m——你可以正常调用它，但你需要将 instance 作为第一个参数传递），
• 一个绑定的类方法（例如 C.cm 和 instance.cm，如果你将 cm 定义为 @classmethod），
• 一个未绑定的类方法（更难构造，且用处较少），
• 一个静态方法（例如 C.sm 和 instance.sm，如果你将 sm 定义为 @staticmethod），
• 各种实现特定的“内置”类型，它们模拟函数、方法和类。
• 任何类型的实例，只要它有一个 __call__ 方法，

实际上，所有这些都是最后一种情况的特殊情况——type 类型有一个 __call__ 方法，types.FunctionType 和 types.MethodType 也有，等等。

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_{* 如果你熟悉其他语言，比如 Smalltalk 或 Objective-C，你可能会觉得 Python 看起来并没有两阶段构造。在 ObjC 中，你很少实现 alloc，但你经常调用它：[[MyClass alloc] initWithArgument:a]。在 Python 中，你可以假装 MyClass(a) 意思是一样的（虽然实际上更像是 [MyClass allocWithArgument:a]，其中 allocWithArgument: 会自动为你调用 initWithArgument:）。}

_{** 实际上，这并不完全正确；默认实现只是返回一个 C 的实例，如果 isinstance(returnvalue, C)，Python 会自动调用 __init__ 方法。}