本系列文章譯自Python之父 Guido van Rossum 的系列博客“The History of Python”捅位。這個博客系列對我們理解Python及其演變很有幫助杯活，經(jīng)Guido同意，在這里翻譯推薦給大家坝锰，希望大家喜歡状原，也請大家多多指教蠢笋！
1. 問題
設(shè)計好用戶自定義類的運行機制后（見上一篇），我需要確定類的句法鬓椭，特別是方法定義句法。主要是我想讓類的方法定義和一般函數(shù)定義保持一致关划，否則小染，就必須大動干戈，重構(gòu) Python 的基本語法和字節(jié)碼生成器了贮折。
不過裤翩，即使我能讓方法定義句法保持一致，依然要解決實例變量的問題调榄。
一開始踊赠，我想模仿 C++ 中的隱式引用呵扛。比如說，在 C++ 中筐带，你可以這樣定義一個類：
''class A {
'' public:
'' int x;
'' void spam(int y) {
'' printf("%d %d\n", x, y);
'' }
'' };
這個類的實例有一個變量 x今穿，在其方法中，可以隱式地調(diào)用這個變量伦籍。比如蓝晒，在 spam() 方法中，x 既不是方法的參數(shù)帖鸦，也不是局部變量拔创，但由于這個類聲明了變量 x，所以可以直接指向?qū)嵗兞俊?/p>
不過我很快意識到富蓄，Python 是做不到這一點的剩燥。因為在一門不需要聲明變量的語言中，找不到優(yōu)雅的辦法立倍，來區(qū)分實例變量與局部變量灭红。
2. 隱式調(diào)用實例變量的困難
理論上說，要獲取實例變量的值是很容易的口注。Python 已經(jīng)有一個變量搜索順序：局部變量变擒、全局變量、內(nèi)置變量——它們各有一個字典寝志，只需要按順序查找過去就可以了娇斑。例如，我們運行一個函數(shù)材部，涉及局部變量 p 和全局變量 q毫缆，那么語句“print p, q”，就會先查找第一個字典乐导，即局部變量苦丁，并在其中找到 p，由于沒找到 q物臂，便開始查找第二個字典旺拉，即全局變量。
把實例字典加到查找序列前面是很容易的棵磷。那么蛾狗，如果我們運行一個涉及實例變量 x 和局部變量 y 的函數(shù)，語句“print x, y”就會先在實例變量中找到 x仪媒，然后在局部變量中找到 y沉桌。
不過，在給實例變量賦值時，這個思路就不行了蒲牧。在 Python 中撇贺，給變量賦值并不會按順序查找變量名，而是在查找順序的第一個字典中直接添加變量或替換變量的值冰抢，一般來說松嘶，即局部變量。也就是說挎扰，變量是默認創(chuàng)建在局部作用域的（當(dāng)然翠订，可以通過全局聲明來改變默認行為）。
如果不調(diào)整這種簡單的賦值策略遵倦，只是將實例字典置于變量搜索順序之前尽超，就會導(dǎo)致無法給局部變量賦值。比如說梧躺，如下這個方法：
''def spam(y):
'' x = 1
'' y = 2
給 x 似谁、 y 賦值的語句只會給實例變量 x 重新賦值，并增加一個實例變量 y掠哥，賦值為 2巩踏。
交換實例變量和局部變量的搜索順序也是一樣的，只是讓我們無法賦值的對象改為實例變量而已续搀。
另外塞琼，改變賦值語法：如果實例存在該變量，就賦值給實例禁舷，如果不存在彪杉，就賦值給局部變量——也是沒用的，因為這會產(chǎn)生另一個問題：怎么增加實例變量呢牵咙？
一個可能的方案是派近，和全局變量一樣，通過顯式聲明創(chuàng)建實例變量霜大。不過构哺，考慮到 Python 一直沒有變量聲明，我實在不想因為這個問題增加這個特性战坤。而且，全局變量聲明一般比較少用残拐，而實例變量卻幾乎無處不在途茫。
另一個可能的方案是，在詞法上對實例變量進行區(qū)別溪食，比如說囊卜，讓實例變量前面都增加一個 @ （即Ruby采用的方法）或其它前綴等。
這兩種方案我都毫無興趣（至今依然如此）。
3. 采用顯式調(diào)用
我打算放棄隱式引用的思路栅组。在 C++ 之類的語言中雀瓢，我們可以通過 this -> foo 來顯式引用實例變量 foo（以免局部變量中有一個重名的 foo 的情況）。因此玉掸，我決定刃麸，實例變量必須顯式引用。另外司浪，我認為與其讓當(dāng)前對象（this）成為一個特殊關(guān)鍵詞泊业，不如直接讓“this”（或者其它等義詞）作為實例方法的第一個參數(shù)，這樣啊易，實例變量就可以作為這個參數(shù)的屬性被引用吁伺。
采用顯式引用后，就不用為類的方法定義設(shè)計特殊句法租谈，也不用擔(dān)心變量查找的復(fù)雜化篮奄。我們只需要定義一個方法，并把第一個參數(shù)設(shè)為實例自身割去，即“self”就可以了窟却。比如說：
''def spam(self, y):
'' print self.x, y
我在 Modula-3 中見過類似思路——Python 的 import 和異常處理語法也借鑒自 Modula-3。Modula-3 沒有類的概念劫拗，但可以創(chuàng)建包含指向已定義函數(shù)的指針的記錄類型（record types）间校，并提供語法糖，使我們可以在調(diào)用函數(shù)的時候引用記錄的變量页慷。比如 x 是記錄的變量憔足，m 是這個記錄包含的函數(shù)指針，指向函數(shù) f酒繁，那么滓彰，x.m(args) 就等價于 f(x, args)。
這樣州袒，我就完成了類與方法的實現(xiàn)揭绑，并可以通過方法的第一個參數(shù)的屬性來調(diào)用實例變量。
剩下的就是一些細節(jié)設(shè)計了郎哭。
遵循一貫的簡潔原則他匪，我把類語句當(dāng)成一系列的方法定義，句法上與函數(shù)一致夸研，但一般會有“self”作為第一個參數(shù)邦蜜。同時，為避免給特殊方法設(shè)計新句法（比如初始化方法或析構(gòu)函數(shù)（destructors））亥至，我決定讓用戶實現(xiàn)一些特殊命名的方法悼沈，比如 init贱迟、del 等。這種命名慣例來自 C語言絮供，在 C語言中衣吠，帶兩個下劃線前綴的變量名由編譯器保留，通常有一些特殊意義（比如 FILE）壤靶。
這樣缚俏，Python 中的類看起來就是如下代碼：
''class A:
'' def __init__(self, x):
'' self.x = x
'' def spam(self, y):
'' print self.x, y
4. 類作為一個命名空間
在這里，我依然希望盡可能重用我之前的代碼萍肆。
一般來說袍榆，定義一個函數(shù)就是創(chuàng)建一個可執(zhí)行語句，并在當(dāng)前命名空間創(chuàng)建一個指向函數(shù)對象的變量（變量名稱即函數(shù)名稱）塘揣。因此我想包雀，與其設(shè)計一個全新的方法來處理類，不如直接把類看做一系列在新命名空間執(zhí)行的語句亲铡。這個新命名空間的字典才写，就被用于初始化類字典并創(chuàng)建一個類對象。
從底層看奖蔓，即把類變成一個匿名函數(shù)赞草，所有語句都在其中執(zhí)行，并將其局部變量字典作為結(jié)果返回吆鹤。之后厨疙，這個字典被傳遞給一個創(chuàng)建類對象的輔助函數(shù)，輔助函數(shù)會把類對象存儲于一個作用域中疑务，類的名稱就是這個作用域的名稱沾凄。
因為類可以支持任意序列的有效語句，大家往往會覺得很神奇知允。其實 Python 的這個特性只是簡化句法撒蟀，不進行人為限制的直接結(jié)果而已。
最后一個細節(jié)就是實例化的句法温鸽。很多語言保屯，比如 C++ 和 Java，都通過特殊操作符“new”來創(chuàng)建實例涤垫。在 C++ 中姑尺，因為類名在解析器中有一個特殊狀態(tài)，這是可行的蝠猬。但 Python 解析器不關(guān)心用戶調(diào)用的什么類型的對象股缸，因此，最好吱雏、最直接敦姻、不產(chǎn)生任何新句法的方案，就是讓類對象本身可調(diào)用歧杏。
關(guān)于這一點镰惦，當(dāng)時的我可能超越時代了——通過工廠函數(shù)創(chuàng)建實例現(xiàn)在已經(jīng)很流行，而我當(dāng)時即把類當(dāng)做它自己的工廠犬绒。
5. 關(guān)于特殊方法
最后旺入，簡單提一下，我的一個主要目標(biāo)凯力，就是盡可能以簡單的方式來實現(xiàn)類。在大多數(shù)面向?qū)ο笳Z言中，都有一些只針對類的特殊操作符或特殊方法库物。比如在 C++ 中侨核，有定義構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)的特殊句法，與定義常規(guī)函數(shù)或方法的句法不同祈惶。
而我真的不想為對象的特殊操作引入新句法雕旨，因此，我采用了一系列預(yù)定義的“特殊方法”捧请，比如 init 和 del凡涩。用戶可以通過實現(xiàn)這些方法來定義構(gòu)造和析構(gòu)過程。
同時疹蛉，我也用這種方法來支持用戶對 Python 操作符的行為進行自定義活箕。如之前所說，Python 是用 C 語言實現(xiàn)的可款，并通過函數(shù)指針來實現(xiàn)內(nèi)置對象行為（如“get attribute”育韩、“add”、“call”等）筑舅。為使用戶自定義類也可以有這些行為座慰，我為這些函數(shù)指針也指定了一些特殊方法名稱，比如 getattr翠拣、add版仔、call 等。
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