．．如何在C中“正确地”做这件事?

你可以使用Cython为Python创建一个扩展类型:

cdef class Immutable:
    cdef readonly object a, b
    cdef object __weakref__ # enable weak referencing support

    def __init__(self, a, b):
        self.a, self.b = a, b

它既适用于Python 2。X和3。

测试

# compile on-the-fly
import pyximport; pyximport.install() # $ pip install cython
from immutable import Immutable

o = Immutable(1, 2)
assert o.a == 1, str(o.a)
assert o.b == 2

try: o.a = 3
except AttributeError:
    pass
else:
    assert 0, 'attribute must be readonly'

try: o[1]
except TypeError:
    pass
else:
    assert 0, 'indexing must not be supported'

try: o.c = 1
except AttributeError:
    pass
else:
    assert 0, 'no new attributes are allowed'

o = Immutable('a', [])
assert o.a == 'a'
assert o.b == []

o.b.append(3) # attribute may contain mutable object
assert o.b == [3]

try: o.c
except AttributeError:
    pass
else:
    assert 0, 'no c attribute'

o = Immutable(b=3,a=1)
assert o.a == 1 and o.b == 3

try: del o.b
except AttributeError:
    pass
else:
    assert 0, "can't delete attribute"

d = dict(b=3, a=1)
o = Immutable(**d)
assert o.a == d['a'] and o.b == d['b']

o = Immutable(1,b=3)
assert o.a == 1 and o.b == 3

try: object.__setattr__(o, 'a', 1)
except AttributeError:
    pass
else:
    assert 0, 'attributes are readonly'

try: object.__setattr__(o, 'c', 1)
except AttributeError:
    pass
else:
    assert 0, 'no new attributes'

try: Immutable(1,c=3)
except TypeError:
    pass
else:
    assert 0, 'accept only a,b keywords'

for kwd in [dict(a=1), dict(b=2)]:
    try: Immutable(**kwd)
    except TypeError:
        pass
    else:
        assert 0, 'Immutable requires exactly 2 arguments'

如果你不介意索引支持，那么@Sven Marnach建议的collections.namedtuple是更可取的:

Immutable = collections.namedtuple("Immutable", "a b")

我不认为这是完全可能的，除非使用一个元组或namedtuple。无论如何，如果你重写了__setattr__()，用户总是可以通过直接调用object.__setattr__()来绕过它。任何依赖__setattr__的解决方案都保证不起作用。

以下是不使用某种元组可以得到的最接近的结果:

class Immutable:
    __slots__ = ['a', 'b']
    def __init__(self, a, b):
        object.__setattr__(self, 'a', a)
        object.__setattr__(self, 'b', b)
    def __setattr__(self, *ignored):
        raise NotImplementedError
    __delattr__ = __setattr__

但如果你足够努力，它就会破裂:

>>> t = Immutable(1, 2)
>>> t.a
1
>>> object.__setattr__(t, 'a', 2)
>>> t.a
2

但Sven对namedtuple的使用确实是不可变的。

更新

由于这个问题已经更新为询问如何在C中正确地做这件事，下面是我关于如何在Cython中正确地做这件事的答案:

第一个immutable.pyx:

cdef class Immutable:
    cdef object _a, _b

    def __init__(self, a, b):
        self._a = a
        self._b = b

    property a:
        def __get__(self):
            return self._a

    property b:
        def __get__(self):
            return self._b

    def __repr__(self):
        return "<Immutable {0}, {1}>".format(self.a, self.b)

和一个setup.py来编译它(使用命令setup.py build_ext——inplace:

from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
from Cython.Distutils import build_ext

ext_modules = [Extension("immutable", ["immutable.pyx"])]

setup(
  name = 'Immutable object',
  cmdclass = {'build_ext': build_ext},
  ext_modules = ext_modules
)

然后试试吧:

>>> from immutable import Immutable
>>> p = Immutable(2, 3)
>>> p
<Immutable 2, 3>
>>> p.a = 1
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: attribute 'a' of 'immutable.Immutable' objects is not writable
>>> object.__setattr__(p, 'a', 1)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: attribute 'a' of 'immutable.Immutable' objects is not writable
>>> p.a, p.b
(2, 3)
>>>      

另一个想法是完全不允许__setattr__而使用object。构造函数中的__setattr__:

class Point(object):
    def __init__(self, x, y):
        object.__setattr__(self, "x", x)
        object.__setattr__(self, "y", y)
    def __setattr__(self, *args):
        raise TypeError
    def __delattr__(self, *args):
        raise TypeError

当然你可以用object。__setattr__(p， "x"， 3)来修改一个Point实例p，但您的原始实现遭受同样的问题(尝试tuple。__setattr__(i， "x"， 42)在一个不可变实例)。

您可以在原始实现中应用相同的技巧:去掉__getitem__()，并在属性函数中使用tuple.__getitem__()。

我通过重写__setattr__创建了不可变类，并且如果调用者是__init__，则允许该集合:

import inspect
class Immutable(object):
    def __setattr__(self, name, value):
        if inspect.stack()[2][3] != "__init__":
            raise Exception("Can't mutate an Immutable: self.%s = %r" % (name, value))
        object.__setattr__(self, name, value)

这还不够，因为它允许任何人的___init__来改变对象，但你懂的。

第三方attr模块提供了此功能。

编辑:python 3.7已经通过@dataclass在stdlib中采用了这个想法。

$ pip install attrs
$ python
>>> @attr.s(frozen=True)
... class C(object):
...     x = attr.ib()
>>> i = C(1)
>>> i.x = 2
Traceback (most recent call last):
   ...
attr.exceptions.FrozenInstanceError: can't set attribute

Attr通过覆盖__setattr__来实现冻结类，根据文档，Attr在每次实例化时都有轻微的性能影响。

如果您习惯使用类作为数据类型，attr可能特别有用，因为它为您处理样板文件(但没有任何魔力)。特别地，它为你编写了9个dunder (__X__)方法(除非你关闭其中任何一个)，包括repr, init, hash和所有比较函数。

Attr还为__slots__提供了一个帮助器。

这里有一个优雅的解决方案:

class Immutable(object):
    def __setattr__(self, key, value):
        if not hasattr(self, key):
            super().__setattr__(key, value)
        else:
            raise RuntimeError("Can't modify immutable object's attribute: {}".format(key))

从这个类继承，在构造函数中初始化字段，就完成了所有设置。