如何在Python中创建一个不可变对象?

虽然我从来都不需要这样做，但我突然意识到用Python创建一个不可变对象可能有点棘手。你不能只是覆盖__setattr__，因为这样你甚至不能在__init__中设置属性。子类化一个元组是一个有效的技巧:

class Immutable(tuple):
    
    def __new__(cls, a, b):
        return tuple.__new__(cls, (a, b))

    @property
    def a(self):
        return self[0]
        
    @property
    def b(self):
        return self[1]

    def __str__(self):
        return "<Immutable {0}, {1}>".format(self.a, self.b)
    
    def __setattr__(self, *ignored):
        raise NotImplementedError

    def __delattr__(self, *ignored):
        raise NotImplementedError

但是你可以通过self[0]和self[1]访问a和b变量，这很烦人。

这在Pure Python中可行吗?如果不是，我该如何用C扩展来做呢?

(只能在python3中工作的答案是可以接受的)。

更新:

从Python 3.7开始，要使用的方法是使用@dataclass装饰器，参见最新接受的答案。

当前回答

你可以创建一个@immutable装饰器，它覆盖__setattr__并将__slots__更改为一个空列表，然后用它装饰__init__方法。

编辑:正如OP所指出的，改变__slots__属性只会阻止新属性的创建，而不会阻止修改。

Edit2:下面是一个实现:

Edit3:使用__slots__会破坏这段代码，因为if会停止对象__dict__的创建。我正在寻找替代方案。

Edit4:嗯，就是这样。这是一个很粗鄙的问题，但可以作为练习:-)

class immutable(object):
    def __init__(self, immutable_params):
        self.immutable_params = immutable_params

    def __call__(self, new):
        params = self.immutable_params

        def __set_if_unset__(self, name, value):
            if name in self.__dict__:
                raise Exception("Attribute %s has already been set" % name)

            if not name in params:
                raise Exception("Cannot create atribute %s" % name)

            self.__dict__[name] = value;

        def __new__(cls, *args, **kws):
            cls.__setattr__ = __set_if_unset__

            return super(cls.__class__, cls).__new__(cls, *args, **kws)

        return __new__

class Point(object):
    @immutable(['x', 'y'])
    def __new__(): pass

    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

p = Point(1, 2) 
p.x = 3 # Exception: Attribute x has already been set
p.z = 4 # Exception: Cannot create atribute z

2011-01-28 12:20:16

其他回答

另一种方法是创建一个使实例不可变的包装器。

class Immutable(object):

    def __init__(self, wrapped):
        super(Immutable, self).__init__()
        object.__setattr__(self, '_wrapped', wrapped)

    def __getattribute__(self, item):
        return object.__getattribute__(self, '_wrapped').__getattribute__(item)

    def __setattr__(self, key, value):
        raise ImmutableError('Object {0} is immutable.'.format(self._wrapped))

    __delattr__ = __setattr__

    def __iter__(self):
        return object.__getattribute__(self, '_wrapped').__iter__()

    def next(self):
        return object.__getattribute__(self, '_wrapped').next()

    def __getitem__(self, item):
        return object.__getattribute__(self, '_wrapped').__getitem__(item)

immutable_instance = Immutable(my_instance)

这在只有一些实例必须是不可变的情况下很有用(比如函数调用的默认参数)。

也可以用于不可变工厂，如:

@classmethod
def immutable_factory(cls, *args, **kwargs):
    return Immutable(cls.__init__(*args, **kwargs))

也保护对象。__setattr__，但由于Python的动态特性，可能会被其他技巧所绊倒。

2015-05-01 12:01:19

您可以覆盖setattr，仍然使用init来设置变量。你可以使用超类setattr。这是代码。

class Immutable:
    __slots__ = ('a','b')
    def __init__(self, a , b):
        super().__setattr__('a',a)
        super().__setattr__('b',b)

    def __str__(self):
        return "".format(self.a, self.b)

    def __setattr__(self, *ignored):
        raise NotImplementedError

    def __delattr__(self, *ignored):
        raise NotImplementedError

2018-10-25 13:07:01

最简单的方法是使用__slots__:

class A(object):
    __slots__ = []

A的实例现在是不可变的，因为您不能在它们上设置任何属性。

如果你想让类实例包含数据，你可以将this和derived from tuple结合起来:

from operator import itemgetter
class Point(tuple):
    __slots__ = []
    def __new__(cls, x, y):
        return tuple.__new__(cls, (x, y))
    x = property(itemgetter(0))
    y = property(itemgetter(1))

p = Point(2, 3)
p.x
# 2
p.y
# 3

编辑:如果你想摆脱索引，你可以重写__getitem__():

class Point(tuple):
    __slots__ = []
    def __new__(cls, x, y):
        return tuple.__new__(cls, (x, y))
    @property
    def x(self):
        return tuple.__getitem__(self, 0)
    @property
    def y(self):
        return tuple.__getitem__(self, 1)
    def __getitem__(self, item):
        raise TypeError

注意，不能使用operator。在这种情况下，属性的itemgetter，因为这将依赖于Point.__getitem__()而不是tuple.__getitem__()。此外，这不会阻止使用元组。__getitem__(p, 0)，但我很难想象这应该如何构成一个问题。

我不认为创建不可变对象的“正确”方法是编写C扩展。Python通常依赖于库实现者和库用户是成年人，而不是真正强制执行接口，接口应该在文档中清楚地说明。这就是为什么我不认为通过调用object.__setattr__()来规避被重写的__setattr__()是一个问题的可能性。如果有人这么做，风险自负。

2011-01-28 12:17:02

下面的基本解决方案针对以下场景:

__init__()可以像往常一样访问属性。在此之后，对象仅冻结属性更改:

其思想是覆盖__setattr__方法，并在每次对象冻结状态改变时替换其实现。

因此，我们需要一些方法(_freeze)来存储这两个实现，并在请求时在它们之间切换。

这个机制可以在用户类内部实现，也可以从一个特殊的freeze类继承，如下所示:

class Freezer:
    def _freeze(self, do_freeze=True):
        def raise_sa(*args):            
            raise AttributeError("Attributes are frozen and can not be changed!")
        super().__setattr__('_active_setattr', (super().__setattr__, raise_sa)[do_freeze])

    def __setattr__(self, key, value):        
        return self._active_setattr(key, value)

class A(Freezer):    
    def __init__(self):
        self._freeze(False)
        self.x = 10
        self._freeze()

2018-09-16 15:15:04