是否有一种方法可以方便地在Python中定义类c结构?我厌倦了写这样的东西:

class MyStruct():
    def __init__(self, field1, field2, field3):
        self.field1 = field1
        self.field2 = field2
        self.field3 = field3

当前回答

NamedTuple很舒服。但是没有人共享性能和存储。

from typing import NamedTuple
import guppy  # pip install guppy
import timeit


class User:
    def __init__(self, name: str, uid: int):
        self.name = name
        self.uid = uid


class UserSlot:
    __slots__ = ('name', 'uid')

    def __init__(self, name: str, uid: int):
        self.name = name
        self.uid = uid


class UserTuple(NamedTuple):
    # __slots__ = ()  # AttributeError: Cannot overwrite NamedTuple attribute __slots__
    name: str
    uid: int


def get_fn(obj, attr_name: str):
    def get():
        getattr(obj, attr_name)
    return get
if 'memory test':
    obj = [User('Carson', 1) for _ in range(1000000)]      # Cumulative: 189138883
    obj_slot = [UserSlot('Carson', 1) for _ in range(1000000)]          # 77718299  <-- winner
    obj_namedtuple = [UserTuple('Carson', 1) for _ in range(1000000)]   # 85718297
    print(guppy.hpy().heap())  # Run this function individually. 
    """
    Index  Count   %     Size   % Cumulative  % Kind (class / dict of class)
     0 1000000    24 112000000 34 112000000  34 dict of __main__.User
     1 1000000    24 64000000  19 176000000  53 __main__.UserTuple
     2 1000000    24 56000000  17 232000000  70 __main__.User
     3 1000000    24 56000000  17 288000000  87 __main__.UserSlot
     ...
    """

if 'performance test':
    obj = User('Carson', 1)
    obj_slot = UserSlot('Carson', 1)
    obj_tuple = UserTuple('Carson', 1)

    time_normal = min(timeit.repeat(get_fn(obj, 'name'), repeat=20))
    print(time_normal)  # 0.12550550000000005

    time_slot = min(timeit.repeat(get_fn(obj_slot, 'name'), repeat=20))
    print(time_slot)  # 0.1368690000000008

    time_tuple = min(timeit.repeat(get_fn(obj_tuple, 'name'), repeat=20))
    print(time_tuple)  # 0.16006120000000124

    print(time_tuple/time_slot)  # 1.1694481584580898  # The slot is almost 17% faster than NamedTuple on Windows. (Python 3.7.7)

如果你的__dict__没有被使用,请在__slots__(更高的性能和存储)和NamedTuple(清晰的阅读和使用)之间选择。

您可以查看此链接(插槽的使用 )来获取更多的__slots__信息。

其他回答

我能想到的最干净的方法是使用一个类装饰器,它可以让你声明一个静态类,并将其重写为一个具有正常命名属性的结构体:

from as_struct import struct

@struct
class Product():
    name = 'unknown product'
    quantity = -1
    sku = '-'

# create instance
p = Product('plush toy', sku='12-345-6789')

# check content:
p.name     # plush toy
p.quantity # -1 
p.sku      # 12-345-6789

使用以下装饰器代码:

def struct(struct_class):
    # create a new init
    def struct_init(self, *args, **kwargs):
        i = 0 # we really don't need enumerate() here...
        for value in args:
            name = member_names[i]
            default_value = member_values[i]
            setattr(self, name, value if value is not None else default_value)
            i += 1 # ...we just need to inc an int
        for key,value in kwargs.items():
            i = member_names.index(key)
            default_value = member_values[i]
            setattr(self, key, value if value is not None else default_value)
    # extract the struct members
    member_names = []
    member_values = []
    for attr_name in dir(struct_class):
        if not attr_name.startswith('_'):
            value = getattr(struct_class, attr_name)
            if not callable(value):
                member_names.append(attr_name)
                member_values.append(value)
    # rebind and return
    struct_class.init = struct_init
    return struct_class

它的工作原理是获取类,提取字段名及其默认值,然后重写类的__init__函数,根据知道哪个参数索引映射到哪个属性名来设置self属性。

dF:太酷了……我没有 我知道我可以访问的领域 一个使用字典的类。 马克:我希望我遇到的情况 这正是我需要一个元组的时候 但没有什么比 字典。

你可以使用字典访问类的字段,因为类的字段、它的方法和它的所有属性都是用字典存储在内部的(至少在CPython中是这样)。

...这就引出了你的第二个评论。相信Python字典是“沉重的”是一个非常非Python主义的概念。读这样的评论简直要了我的Python禅。这可不太好。

您可以看到,当您声明一个类时,实际上是在为一个字典创建一个相当复杂的包装器——因此,如果有的话,您比使用一个简单的字典增加了更多的开销。顺便说一下,这种开销在任何情况下都是没有意义的。如果您正在处理性能关键的应用程序,请使用C或其他语言。

我发现做到这一点的最好方法是使用自定义字典类,如本文所述:https://stackoverflow.com/a/14620633/8484485

如果需要iPython自动补全支持,只需像这样定义dir()函数:

class AttrDict(dict):
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        super(AttrDict, self).__init__(*args, **kwargs)
        self.__dict__ = self
    def __dir__(self):
        return self.keys()

然后像这样定义你的伪结构(这个是嵌套的)

my_struct=AttrDict ({
    'com1':AttrDict ({
        'inst':[0x05],
        'numbytes':2,
        'canpayload':False,
        'payload':None
    })
})

然后你可以像这样访问my_struct中的值:

打印(my_struct.com1.inst)

= > [5]

我写了一个装饰器,你可以在任何方法上使用它,这样所有传入的参数,或任何默认值,都被分配给实例。

def argumentsToAttributes(method):
    argumentNames = method.func_code.co_varnames[1:]

    # Generate a dictionary of default values:
    defaultsDict = {}
    defaults = method.func_defaults if method.func_defaults else ()
    for i, default in enumerate(defaults, start = len(argumentNames) - len(defaults)):
        defaultsDict[argumentNames[i]] = default

    def newMethod(self, *args, **kwargs):
        # Use the positional arguments.
        for name, value in zip(argumentNames, args):
            setattr(self, name, value)

        # Add the key word arguments. If anything is missing, use the default.
        for name in argumentNames[len(args):]:
            setattr(self, name, kwargs.get(name, defaultsDict[name]))

        # Run whatever else the method needs to do.
        method(self, *args, **kwargs)

    return newMethod

快速演示一下。注意,我使用一个位置参数a,使用默认值b,和一个命名参数c。然后我打印所有3个引用self,以显示它们在方法输入之前已正确分配。

class A(object):
    @argumentsToAttributes
    def __init__(self, a, b = 'Invisible', c = 'Hello'):
        print(self.a)
        print(self.b)
        print(self.c)

A('Why', c = 'Nothing')

注意,我的装饰器应该适用于任何方法,而不仅仅是__init__。

您可以子类化标准库中可用的C结构。ctypes模块提供了一个Structure类。文档中的例子:

>>> from ctypes import *
>>> class POINT(Structure):
...     _fields_ = [("x", c_int),
...                 ("y", c_int)]
...
>>> point = POINT(10, 20)
>>> print point.x, point.y
10 20
>>> point = POINT(y=5)
>>> print point.x, point.y
0 5
>>> POINT(1, 2, 3)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
ValueError: too many initializers
>>>
>>> class RECT(Structure):
...     _fields_ = [("upperleft", POINT),
...                 ("lowerright", POINT)]
...
>>> rc = RECT(point)
>>> print rc.upperleft.x, rc.upperleft.y
0 5
>>> print rc.lowerright.x, rc.lowerright.y
0 0
>>>