self的謎團

毫無疑問，幾乎每一門Python課程都有一個關于（class）類的講座——面向對象編程語言的基本構建模塊之一。

當您通過一些示例學習它時，您將注意到在Python類中定義的許多函數都將self作為它們的第一個參數。例如，在下面的代碼片段中，我們聲明了一個名為Student的類，它的greet()方法的第一個參數是self。但是，函數根本沒有使用self，所以這里的self到底是從哪里來的呢？這對許多初學者來說是第一個謎。

>>> class Student: 
...     def greet(self, name): 
...         print('Good Morning, ' + name) 
...  
>>> student = Student() 
>>> student.greet('John') 
Good Morning, John 

同樣奇怪的是，當我們使用這個函數時，我們并沒有給self參數設置任何東西，這是困擾我們的另一個謎題。在這篇文章中，我們將與學習者分享一些Python中self的奧秘。

1. 它代表什么?

在開始處理這個謎題之前，我們需要理解兩個基本的相關概念:類和實例。當然，解決所有這些謎題需要額外的知識，而不僅僅是類和實例，我將在接下來的討論中澄清這一點。如果你對這兩個概念都很了解，你可以跳過下一段，這段只是對這兩個概念的簡要概述。

創建Python類就是聲明一種新的對象類型，它提供了一種將數據和功能捆綁在一起的機制。在上面的示例中，我們創建了一個名為Student的類，并使用它創建了一個名為Student的學生類型的對象。這個對象被稱為student類的實例。此外，類還可以提供通常稱為屬性的特定功能，例如示例中的greet()函數。我們使用三個內省(introspection)函數(type()、isinstance()和hasattr())來檢查相關信息。

>>> type(Student) 
<class 'type'> 
>>> type(student) 
<class '__main__.Student'> 
>>> isinstance(student, Student) 
True 
>>> hasattr(Student, 'greet') 
True 

我可以簡單地告訴您，greet()函數中的self參數是上面示例中的student實例。更一般地說，是實例調用這個函數。以下是支持證據:

>>> class Student: 
...     def greet(self, name): 
...         print(id(self)) 
...         print('Good Morning, ' + name) 
...  
>>> student = Student() 
>>> student.greet('John') 
4546580944 
Good Morning, John 
>>> id(student) 
4546580944 

在上面的代碼中，我們修改了greet()函數，要求它使用內省id()函數向我們顯示self參數的內存地址。如您所見，self參數和實例student是同一個對象，因為它們具有相同的內存地址。

2. 為什么不需要在函數調用中設置它呢?

繼續上一節中展示的示例，當我們使用實例student調用greet()函數時，這個函數通常被稱為實例方法——一個對某個類的實例可用的函數。但是，如果我們檢查這個屬性的類型，就會顯示一些不同的東西。

>>> student = Student() 
>>> student.greet 
<bound method Student.greet of <__main__.Student object at 0x10eff5750>> 

如上所述，實例student的greet屬性稱為綁定方法。具體來說，它被綁定到Student類的greet屬性。

為了準確理解這意味著什么，讓我們看看下面的代碼:

>>> Student.greet(student, 'John') 
Good Morning, John 

結合開頭的示例，您可能會注意到這段代碼中的三件事:

1. 這個函數的調用者是類Student,而不是實例student。
2. 在這個調用中設置了self和name參數，這與student調用初始函數時忽略self參數不同。
3. 兩個函數調用都產生了相同的輸出。它們本質上用的是同一個函數。

通過實現這些信息，您可能已經猜到在使用實例student調用greet()函數時，幕后發生了什么。

如上圖所示，當實例student調用greet(' John ')方法時，解釋器將處理此函數調用，作為類Student將調用者(即實例student)和name參數(即' John ')發送給greet(self, name)函數，該函數打印“Good Morning, John”。

對于感興趣的讀者，這里有幾件事要知道，可以幫助你更深入地了解這個謎。當創建一個Python類時，它聲明的函數就是這個類的屬性(稱為函數對象)。換句話說，類“擁有”這些函數。類的實例不會直接實現這些函數。相反，它們將具有與類中實現的相應函數綁定的相同屬性(即實例方法)。

3.self是一個關鍵詞嗎?

似乎在所有這些已定義的函數中，我們都使用self作為它們的第一個參數。有些人可能錯誤地認為self是Python為這些用例保留的關鍵字。然而，事實并非如此。請看下面一個簡單的例子:

>>> def=5 
  File "<stdin>", line 1 
    def=5 
       ^ 
SyntaxError: invalid syntax 
>>> class=4 
  File "<stdin>", line 1 
    class=4 
        ^ 
SyntaxError: invalid syntax 
>>> self=3 

你可能知道，def和class是Python中的關鍵字，我們不能用它們作為變量名。然而，我們可以在定義函數的上下文之外使用self作為變量名，這表明它在Python中不是保留關鍵字。

4. 我們必須在這些函數聲明中使用self嗎?

在上面的例子中，我們重復引用了greet()函數。正如我們已經討論過的，我們將這個函數實現為一個實例方法，這樣它就可以被這個Student類的所有實例使用。在這種情況下，self是必需的。下面是一些證據:

>>> class Teacher: 
...     def say_hello(name): 
...         print('Hello, ' + name) 
... 
>>> teacher = Teacher() 
>>> teacher.say_hello('John') 
Traceback (most recent call last): 
  File "<stdin>", line 1, in <module> 
TypeError: say_hello() takes 1 positional argument but 2 were given 

這里有一些分析。如前所述，當實例teacher調用say_hello()方法時，發生的事情是執行teacher .say_hello()函數，并將實例對象teacher和' John '設置為函數調用。這就是為什么錯誤說“2是給定的。這與函數的定義相反，函數的定義只有一個參數(name)。

然而，還有兩件事與這個謎有關，你可能想知道:

• 雖然聲明實例方法需要包含self參數，但它不必命名為self。在這個場景中使用這個名稱只是每個Python程序員都能欣賞的一種約定。下面是一個例子，它可以被命名為其他東西而不會引起任何問題。盡管它在語法上是正確的，但不推薦使用，因為它只會讓其他Python程序員感到困惑:

>>> class Teacher: 
...     def say_hello(professor, name): 
...         print('Hello, ' + name) 
... 
>>> teacher = Teacher() 
>>> teacher.say_hello('John') 
Hello, John 

• 在聲明其他函數(如類和靜態方法)時，不需要使用self參數。對類和靜態方法的清晰解釋將是以后文章的主題。但我在這里可以展示的是，當我們聲明一個類方法時，函數確實有一些類似于在實例方法中使用self的東西，它通常被稱為cls，引用類對象本身。它與具體實例無關。下面是一個例子:

>>> class Student: 
...     def __init__(self, name): 
...         self.name = name 
...     @classmethod 
...     def with_names(cls, first_name, last_name): 
...         return cls(first_name + ' ' + last_name) 
...  
>>> student = Student.with_names('John', 'Smith') 
>>> student.name 
'John Smith' 

英文原文：

Unlock the 4 Mysteries of self in Python | by Yong Cui | Better Programming | Medium