类工厂python3.6中的静态变量

对于使用python3.6及更高版本的类工厂的任何人，请使用非本地关键字将其添加到正在创建的类的作用域/上下文中，如下所示：

>>> def SomeFactory(some_var=None):
...     class SomeClass(object):
...         nonlocal some_var
...         def print():
...             print(some_var)
...     return SomeClass
... 
>>> SomeFactory(some_var="hello world").print()
hello world

静态和类方法

正如其他答案所指出的，静态和类方法可以使用内置的修饰符轻松完成：

class Test(object):

    # regular instance method:
    def my_method(self):
        pass

    # class method:
    @classmethod
    def my_class_method(cls):
        pass

    # static method:
    @staticmethod
    def my_static_method():
        pass

通常，my_method（）的第一个参数绑定到类实例对象。相反，my_class_method（）的第一个参数绑定到类对象本身（例如，在本例中为Test）。对于my_static_method（），没有任何参数是绑定的，并且有任何参数都是可选的。

“静态变量”

然而，实现“静态变量”（好吧，可变静态变量，无论如何，如果这在术语上不是矛盾的话…）并不是那么直接。正如millerdev在回答中指出的，问题是Python的类属性并不是真正的“静态变量”。考虑：

class Test(object):
    i = 3  # This is a class attribute

x = Test()
x.i = 12   # Attempt to change the value of the class attribute using x instance
assert x.i == Test.i  # ERROR
assert Test.i == 3    # Test.i was not affected
assert x.i == 12      # x.i is a different object than Test.i

这是因为行x.i=12向x添加了一个新的实例属性i，而不是更改测试类i属性的值。

部分预期的静态变量行为，即在多个实例之间同步属性（但不与类本身同步；请参见下面的“gotcha”），可以通过将类属性转换为属性来实现：

class Test(object):

    _i = 3

    @property
    def i(self):
        return type(self)._i

    @i.setter
    def i(self,val):
        type(self)._i = val

## ALTERNATIVE IMPLEMENTATION - FUNCTIONALLY EQUIVALENT TO ABOVE ##
## (except with separate methods for getting and setting i) ##

class Test(object):

    _i = 3

    def get_i(self):
        return type(self)._i

    def set_i(self,val):
        type(self)._i = val

    i = property(get_i, set_i)

现在您可以：

x1 = Test()
x2 = Test()
x1.i = 50
assert x2.i == x1.i  # no error
assert x2.i == 50    # the property is synced

静态变量现在将在所有类实例之间保持同步。

（注意：除非类实例决定定义自己版本的_i！但如果有人决定这样做，他们应该得到什么，不是吗？？）

注意，从技术上讲，i仍然不是一个“静态变量”；它是一种属性，是一种特殊类型的描述符。然而，属性行为现在相当于跨所有类实例同步的（可变）静态变量。

不可变的“静态变量”

对于不可变的静态变量行为，只需省略属性setter：

class Test(object):

    _i = 3

    @property
    def i(self):
        return type(self)._i

## ALTERNATIVE IMPLEMENTATION - FUNCTIONALLY EQUIVALENT TO ABOVE ##
## (except with separate methods for getting i) ##

class Test(object):

    _i = 3

    def get_i(self):
        return type(self)._i

    i = property(get_i)

现在尝试设置实例i属性将返回AttributeError：

x = Test()
assert x.i == 3  # success
x.i = 12         # ERROR

需要注意的一点

请注意，上述方法仅适用于类的实例-当使用类本身时，它们将不起作用。例如：

x = Test()
assert x.i == Test.i  # ERROR

# x.i and Test.i are two different objects:
type(Test.i)  # class 'property'
type(x.i)     # class 'int'

assert Test.i==x.i行产生错误，因为Test和x的i属性是两个不同的对象。

许多人会觉得这令人惊讶。然而，它不应该是。如果我们回去检查我们的测试类定义（第二个版本），我们会注意到这一行：

    i = property(get_i) 

显然，Test的成员i必须是属性对象，这是从属性函数返回的对象类型。

如果您发现上述问题令人困惑，那么您很可能仍然从其他语言（例如Java或c++）的角度来考虑它。您应该研究属性对象、Python属性的返回顺序、描述符协议和方法解析顺序（MRO）。

我提出了一个解决上述问题的方法；然而，我强烈建议，至少在你彻底理解为什么断言Test.I=x.I会导致错误之前，不要尝试执行以下操作。

实际静态变量-测试.i==x.i

我在下面介绍（Python3）解决方案，仅供参考。我并不赞同这是一个“好的解决方案”。我怀疑是否真的有必要在Python中模拟其他语言的静态变量行为。然而，不管它是否实际有用，下面的内容应该有助于进一步了解Python的工作原理。

更新：这种尝试真的很糟糕；如果你坚持这样做（提示：请不要这样做；Python是一种非常优雅的语言，不需要强迫它表现得像另一种语言），请使用Ethan Furman答案中的代码。

使用元类模拟其他语言的静态变量行为

元类是类的类。Python中所有类的默认元类（即，我认为Python 2.3之后的“新样式”类）是类型。例如：

type(int)  # class 'type'
type(str)  # class 'type'
class Test(): pass
type(Test) # class 'type'

但是，您可以这样定义自己的元类：

class MyMeta(type): pass

并将其应用于您自己的类，如下所示（仅适用于Python 3）：

class MyClass(metaclass = MyMeta):
    pass

type(MyClass)  # class MyMeta

下面是我创建的元类，它试图模拟其他语言的“静态变量”行为。它基本上通过用检查所请求的属性是否为“静态变量”的版本替换默认的getter、setter和deleter来工作。

“静态变量”的目录存储在StaticVarMeta.statics属性中。最初尝试使用替代解析顺序解析所有属性请求。我将其称为“静态解决顺序”或“SRO”。这是通过在给定类（或其父类）的“静态变量”集合中查找所请求的属性来完成的。如果该属性未出现在“SRO”中，则类将返回默认的属性get/set/delete行为（即“MRO”）。

from functools import wraps

class StaticVarsMeta(type):
    '''A metaclass for creating classes that emulate the "static variable" behavior
    of other languages. I do not advise actually using this for anything!!!
    
    Behavior is intended to be similar to classes that use __slots__. However, "normal"
    attributes and __statics___ can coexist (unlike with __slots__). 
    
    Example usage: 
        
        class MyBaseClass(metaclass = StaticVarsMeta):
            __statics__ = {'a','b','c'}
            i = 0  # regular attribute
            a = 1  # static var defined (optional)
            
        class MyParentClass(MyBaseClass):
            __statics__ = {'d','e','f'}
            j = 2              # regular attribute
            d, e, f = 3, 4, 5  # Static vars
            a, b, c = 6, 7, 8  # Static vars (inherited from MyBaseClass, defined/re-defined here)
            
        class MyChildClass(MyParentClass):
            __statics__ = {'a','b','c'}
            j = 2  # regular attribute (redefines j from MyParentClass)
            d, e, f = 9, 10, 11   # Static vars (inherited from MyParentClass, redefined here)
            a, b, c = 12, 13, 14  # Static vars (overriding previous definition in MyParentClass here)'''
    statics = {}
    def __new__(mcls, name, bases, namespace):
        # Get the class object
        cls = super().__new__(mcls, name, bases, namespace)
        # Establish the "statics resolution order"
        cls.__sro__ = tuple(c for c in cls.__mro__ if isinstance(c,mcls))
                        
        # Replace class getter, setter, and deleter for instance attributes
        cls.__getattribute__ = StaticVarsMeta.__inst_getattribute__(cls, cls.__getattribute__)
        cls.__setattr__ = StaticVarsMeta.__inst_setattr__(cls, cls.__setattr__)
        cls.__delattr__ = StaticVarsMeta.__inst_delattr__(cls, cls.__delattr__)
        # Store the list of static variables for the class object
        # This list is permanent and cannot be changed, similar to __slots__
        try:
            mcls.statics[cls] = getattr(cls,'__statics__')
        except AttributeError:
            mcls.statics[cls] = namespace['__statics__'] = set() # No static vars provided
        # Check and make sure the statics var names are strings
        if any(not isinstance(static,str) for static in mcls.statics[cls]):
            typ = dict(zip((not isinstance(static,str) for static in mcls.statics[cls]), map(type,mcls.statics[cls])))[True].__name__
            raise TypeError('__statics__ items must be strings, not {0}'.format(typ))
        # Move any previously existing, not overridden statics to the static var parent class(es)
        if len(cls.__sro__) > 1:
            for attr,value in namespace.items():
                if attr not in StaticVarsMeta.statics[cls] and attr != ['__statics__']:
                    for c in cls.__sro__[1:]:
                        if attr in StaticVarsMeta.statics[c]:
                            setattr(c,attr,value)
                            delattr(cls,attr)
        return cls
    def __inst_getattribute__(self, orig_getattribute):
        '''Replaces the class __getattribute__'''
        @wraps(orig_getattribute)
        def wrapper(self, attr):
            if StaticVarsMeta.is_static(type(self),attr):
                return StaticVarsMeta.__getstatic__(type(self),attr)
            else:
                return orig_getattribute(self, attr)
        return wrapper
    def __inst_setattr__(self, orig_setattribute):
        '''Replaces the class __setattr__'''
        @wraps(orig_setattribute)
        def wrapper(self, attr, value):
            if StaticVarsMeta.is_static(type(self),attr):
                StaticVarsMeta.__setstatic__(type(self),attr, value)
            else:
                orig_setattribute(self, attr, value)
        return wrapper
    def __inst_delattr__(self, orig_delattribute):
        '''Replaces the class __delattr__'''
        @wraps(orig_delattribute)
        def wrapper(self, attr):
            if StaticVarsMeta.is_static(type(self),attr):
                StaticVarsMeta.__delstatic__(type(self),attr)
            else:
                orig_delattribute(self, attr)
        return wrapper
    def __getstatic__(cls,attr):
        '''Static variable getter'''
        for c in cls.__sro__:
            if attr in StaticVarsMeta.statics[c]:
                try:
                    return getattr(c,attr)
                except AttributeError:
                    pass
        raise AttributeError(cls.__name__ + " object has no attribute '{0}'".format(attr))
    def __setstatic__(cls,attr,value):
        '''Static variable setter'''
        for c in cls.__sro__:
            if attr in StaticVarsMeta.statics[c]:
                setattr(c,attr,value)
                break
    def __delstatic__(cls,attr):
        '''Static variable deleter'''
        for c in cls.__sro__:
            if attr in StaticVarsMeta.statics[c]:
                try:
                    delattr(c,attr)
                    break
                except AttributeError:
                    pass
        raise AttributeError(cls.__name__ + " object has no attribute '{0}'".format(attr))
    def __delattr__(cls,attr):
        '''Prevent __sro__ attribute from deletion'''
        if attr == '__sro__':
            raise AttributeError('readonly attribute')
        super().__delattr__(attr)
    def is_static(cls,attr):
        '''Returns True if an attribute is a static variable of any class in the __sro__'''
        if any(attr in StaticVarsMeta.statics[c] for c in cls.__sro__):
            return True
        return False

您还可以使用元类强制类为静态类。

class StaticClassError(Exception):
    pass


class StaticClass:
    __metaclass__ = abc.ABCMeta

    def __new__(cls, *args, **kw):
        raise StaticClassError("%s is a static class and cannot be initiated."
                                % cls)

class MyClass(StaticClass):
    a = 1
    b = 3

    @staticmethod
    def add(x, y):
        return x+y

然后，每当您意外尝试初始化MyClass时，都会收到StaticClassError。

例如，如果您试图共享一个静态变量，在其他实例之间增加它，则类似以下脚本的操作很正常：

# -*- coding: utf-8 -*-
class Worker:
    id = 1

    def __init__(self):
        self.name = ''
        self.document = ''
        self.id = Worker.id
        Worker.id += 1

    def __str__(self):
        return u"{}.- {} {}".format(self.id, self.name, self.document).encode('utf8')


class Workers:
    def __init__(self):
        self.list = []

    def add(self, name, doc):
        worker = Worker()
        worker.name = name
        worker.document = doc
        self.list.append(worker)


if __name__ == "__main__":
    workers = Workers()
    for item in (('Fiona', '0009898'), ('Maria', '66328191'), ("Sandra", '2342184'), ('Elvira', '425872')):
        workers.add(item[0], item[1])
    for worker in workers.list:
        print(worker)
    print("next id: %i" % Worker.id)

您可以使用列表或字典来获取实例之间的“静态行为”。

class Fud:

     class_vars = {'origin_open':False}

     def __init__(self, origin = True):
         self.origin = origin
         self.opened = True
         if origin:
             self.class_vars['origin_open'] = True


     def make_another_fud(self):
         ''' Generating another Fud() from the origin instance '''

         return Fud(False)


     def close(self):
         self.opened = False
         if self.origin:
             self.class_vars['origin_open'] = False


fud1 = Fud()
fud2 = fud1.make_another_fud()

print (f"is this the original fud: {fud2.origin}")
print (f"is the original fud open: {fud2.class_vars['origin_open']}")
# is this the original fud: False
# is the original fud open: True

fud1.close()

print (f"is the original fud open: {fud2.class_vars['origin_open']}")
# is the original fud open: False

关于Python的属性查找，一个非常有趣的点是它可以用来创建“虚拟变量”：

class A(object):

  label="Amazing"

  def __init__(self,d): 
      self.data=d

  def say(self): 
      print("%s %s!"%(self.label,self.data))

class B(A):
  label="Bold"  # overrides A.label

A(5).say()      # Amazing 5!
B(3).say()      # Bold 3!

通常情况下，在创建它们之后，不会有任何分配给它们。请注意，查找使用self，因为尽管标签在不与特定实例关联的意义上是静态的，但值仍然取决于（的类）实例。