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

我使用了与Alex相同的想法:一个元类和一个“init marker”，但结合重写__setattr__:

>>> from abc import ABCMeta
>>> _INIT_MARKER = '_@_in_init_@_'
>>> class _ImmutableMeta(ABCMeta):
... 
...     """Meta class to construct Immutable."""
... 
...     def __call__(cls, *args, **kwds):
...         obj = cls.__new__(cls, *args, **kwds)
...         object.__setattr__(obj, _INIT_MARKER, True)
...         cls.__init__(obj, *args, **kwds)
...         object.__delattr__(obj, _INIT_MARKER)
...         return obj
...
>>> def _setattr(self, name, value):
...     if hasattr(self, _INIT_MARKER):
...         object.__setattr__(self, name, value)
...     else:
...         raise AttributeError("Instance of '%s' is immutable."
...                              % self.__class__.__name__)
...
>>> def _delattr(self, name):
...     raise AttributeError("Instance of '%s' is immutable."
...                          % self.__class__.__name__)
...
>>> _im_dict = {
...     '__doc__': "Mix-in class for immutable objects.",
...     '__copy__': lambda self: self,   # self is immutable, so just return it
...     '__setattr__': _setattr,
...     '__delattr__': _delattr}
...
>>> Immutable = _ImmutableMeta('Immutable', (), _im_dict)

注意:我直接调用元类，以使它在Python 2中都能工作。X和3.x。

>>> class T1(Immutable):
... 
...     def __init__(self, x=1, y=2):
...         self.x = x
...         self.y = y
...
>>> t1 = T1(y=8)
>>> t1.x, t1.y
(1, 8)
>>> t1.x = 7
AttributeError: Instance of 'T1' is immutable.

它也适用于插槽…:

>>> class T2(Immutable):
... 
...     __slots__ = 's1', 's2'
... 
...     def __init__(self, s1, s2):
...         self.s1 = s1
...         self.s2 = s2
...
>>> t2 = T2('abc', 'xyz')
>>> t2.s1, t2.s2
('abc', 'xyz')
>>> t2.s1 += 'd'
AttributeError: Instance of 'T2' is immutable.

．.．和多重继承:

>>> class T3(T1, T2):
... 
...     def __init__(self, x, y, s1, s2):
...         T1.__init__(self, x, y)
...         T2.__init__(self, s1, s2)
...
>>> t3 = T3(12, 4, 'a', 'b')
>>> t3.x, t3.y, t3.s1, t3.s2
(12, 4, 'a', 'b')
>>> t3.y -= 3
AttributeError: Instance of 'T3' is immutable.

但是请注意，可变属性仍然是可变的:

>>> t3 = T3(12, [4, 7], 'a', 'b')
>>> t3.y.append(5)
>>> t3.y
[4, 7, 5]

2016-03-08 10:06:06

其他回答

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。

2017-05-14 19:21:27

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

除了其他优秀的答案之外，我喜欢为python 3.4(或者可能是3.3)添加一个方法。这个答案建立在之前对这个问题的几个答案的基础上。

在python 3.4中，可以使用不带设置符的属性来创建不可修改的类成员。(在早期版本中，可以不使用setter为属性赋值。)

class A:
    __slots__=['_A__a']
    def __init__(self, aValue):
      self.__a=aValue
    @property
    def a(self):
        return self.__a

你可以这样使用它:

instance=A("constant")
print (instance.a)

它会输出constant

而是调用实例。A =10会导致:

AttributeError: can't set attribute

解释:不带设置符的属性是python 3.4(我认为是3.3)的最新特性。如果您尝试给这样的属性赋值，则会引发Error。使用插槽，我将成员变量限制为__A_a(即__a)。

问题:赋值给_aa仍然是可能的(instance. _aa =2)。但是如果你给一个私有变量赋值，那是你自己的错…

然而，这个答案不鼓励使用__slots__。使用其他方法来阻止属性创建可能更可取。

2015-07-02 10:29:37

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