摘要：以這種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)象系統(tǒng)的目的是展示使用對(duì)象隱喻并不需要特殊的編程語言。我們的實(shí)現(xiàn)并不遵循類型系統(tǒng)的明確規(guī)定。反之，它為實(shí)現(xiàn)對(duì)象隱喻的核心功能而設(shè)計(jì)。是分發(fā)字典，它響應(yīng)消息和。

來源：2.6   Implementing Classes and Objects
譯者：飛龍
協(xié)議：CC BY-NC-SA 4.0

在使用面向?qū)ο缶幊谭妒綍r(shí)，我們使用對(duì)象隱喻來指導(dǎo)程序的組織。數(shù)據(jù)表示和操作的大部分邏輯都表達(dá)在類的定義中。在這一節(jié)中，我們會(huì)看到，類和對(duì)象本身可以使用函數(shù)和字典來表示。以這種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)象系統(tǒng)的目的是展示使用對(duì)象隱喻并不需要特殊的編程語言。即使編程語言沒有面向?qū)ο笙到y(tǒng)，程序照樣可以面向?qū)ο蟆?/p>

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)象，我們需要拋棄點(diǎn)運(yùn)算符（它需要語言的內(nèi)建支持），并創(chuàng)建分發(fā)字典，它的行為和內(nèi)建對(duì)象系統(tǒng)的元素差不多。我們已經(jīng)看到如何通過分發(fā)字典實(shí)現(xiàn)消息傳遞行為。為了完整實(shí)現(xiàn)對(duì)象系統(tǒng)，我們需要在實(shí)例、類和基類之間發(fā)送消息，它們?nèi)慷际呛袑傩缘淖值洹?/p>

我們不會(huì)實(shí)現(xiàn)整個(gè) Python 對(duì)象系統(tǒng)，它包含這篇文章沒有涉及到的特性（比如元類和靜態(tài)方法）。我們會(huì)專注于用戶定義的類，不帶有多重繼承和內(nèi)省行為（比如返回實(shí)例的類）。我們的實(shí)現(xiàn)并不遵循 Python 類型系統(tǒng)的明確規(guī)定。反之，它為實(shí)現(xiàn)對(duì)象隱喻的核心功能而設(shè)計(jì)。

我們從實(shí)例開始。實(shí)例擁有具名屬性，例如賬戶余額，它可以被設(shè)置或獲取。我們使用分發(fā)字典來實(shí)現(xiàn)實(shí)例，它會(huì)響應(yīng)“get”和“set”屬性值消息。屬性本身保存在叫做attributes的局部字典中。

就像我們?cè)谶@一章的前面看到的那樣，字典本身是抽象數(shù)據(jù)類型。我們使用列表來實(shí)現(xiàn)字典，我們使用偶對(duì)來實(shí)現(xiàn)列表，并且我們使用函數(shù)來實(shí)現(xiàn)偶對(duì)。就像我們以字典實(shí)現(xiàn)對(duì)象系統(tǒng)那樣，要注意我們能夠僅僅使用函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)象。

為了開始我們的實(shí)現(xiàn)，我們假設(shè)我們擁有一個(gè)類實(shí)現(xiàn)，它可以查找任何不是實(shí)例部分的名稱。我們將類作為參數(shù)cls傳遞給make_instance。

>>> def make_instance(cls):
        """Return a new object instance, which is a dispatch dictionary."""
        def get_value(name):
            if name in attributes:
                return attributes[name]
            else:
                value = cls["get"](name)
                return bind_method(value, instance)
        def set_value(name, value):
            attributes[name] = value
        attributes = {}
        instance = {"get": get_value, "set": set_value}
        return instance

instance是分發(fā)字典，它響應(yīng)消息get和set。set消息對(duì)應(yīng) Python 對(duì)象系統(tǒng)的屬性賦值：所有賦值的屬性都直接儲(chǔ)存在對(duì)象的局部屬性字典中。在get中，如果name在局部attributes字典中不存在，那么它會(huì)在類中尋找。如果cls返回的value為函數(shù)，它必須綁定到實(shí)例上。

綁定方法值。make_instance中的get_value 使用get尋找類中的具名屬性，之后調(diào)用bind_method。方法的綁定只在函數(shù)值上調(diào)用，并且它會(huì)通過將實(shí)例插入為第一個(gè)參數(shù)，從函數(shù)值創(chuàng)建綁定方法的值。

>>> def bind_method(value, instance):
        """Return a bound method if value is callable, or value otherwise."""
        if callable(value):
            def method(*args):
                return value(instance, *args)
            return method
        else:
            return value

當(dāng)方法被調(diào)用時(shí)，第一個(gè)參數(shù)self通過這個(gè)定義綁定到了instance的值上。

類也是對(duì)象，在 Python 對(duì)象系統(tǒng)和我們這里實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)中都是如此。為了簡化，我們假設(shè)類自己并沒有類（在 Python 中，類本身也有類，幾乎所有類都共享相同的類，叫做type）。類可以接受get和set消息，以及new消息。

>>> def make_class(attributes, base_class=None):
        """Return a new class, which is a dispatch dictionary."""
        def get_value(name):
            if name in attributes:
                return attributes[name]
            elif base_class is not None:
                return base_class["get"](name)
        def set_value(name, value):
            attributes[name] = value
        def new(*args):
            return init_instance(cls, *args)
        cls = {"get": get_value, "set": set_value, "new": new}
        return cls

不像實(shí)例那樣，類的get函數(shù)在屬性未找到的時(shí)候并不查詢它的類，而是查詢它的base_class。類并不需要方法綁定。

實(shí)例化。make_class 中的new函數(shù)調(diào)用了init_instance，它首先創(chuàng)建新的實(shí)例，之后調(diào)用叫做__init__的方法。

>>> def init_instance(cls, *args):
        """Return a new object with type cls, initialized with args."""
        instance = make_instance(cls)
        init = cls["get"]("__init__")
        if init:
            init(instance, *args)
        return instance

最后這個(gè)函數(shù)完成了我們的對(duì)象系統(tǒng)。我們現(xiàn)在擁有了實(shí)例，它的set是局部的，但是get會(huì)回溯到它們的類中。實(shí)例在它的類中查找名稱之后，它會(huì)將自己綁定到函數(shù)值上來創(chuàng)建方法。最后類可以創(chuàng)建新的（new）實(shí)例，并且在實(shí)例創(chuàng)建之后立即調(diào)用它們的__init__構(gòu)造器。

在對(duì)象系統(tǒng)中，用戶僅僅可以調(diào)用create_class，所有其他功能通過消息傳遞來使用。與之相似，Python 的對(duì)象系統(tǒng)由class語句來調(diào)用，它的所有其他功能都通過點(diǎn)表達(dá)式和對(duì)類的調(diào)用來使用。

我們現(xiàn)在回到上一節(jié)銀行賬戶的例子。使用我們實(shí)現(xiàn)的對(duì)象系統(tǒng)，我們就可以創(chuàng)建Account類，CheckingAccount子類和它們的實(shí)例。

Account類通過create_account_class 函數(shù)創(chuàng)建，它擁有類似于 Python class語句的結(jié)構(gòu)，但是以make_class的調(diào)用結(jié)尾。

>>> def make_account_class():
        """Return the Account class, which has deposit and withdraw methods."""
        def __init__(self, account_holder):
            self["set"]("holder", account_holder)
            self["set"]("balance", 0)
        def deposit(self, amount):
            """Increase the account balance by amount and return the new balance."""
            new_balance = self["get"]("balance") + amount
            self["set"]("balance", new_balance)
            return self["get"]("balance")
        def withdraw(self, amount):
            """Decrease the account balance by amount and return the new balance."""
            balance = self["get"]("balance")
            if amount > balance:
                return "Insufficient funds"
            self["set"]("balance", balance - amount)
            return self["get"]("balance")
        return make_class({"__init__": __init__,
                           "deposit":  deposit,
                           "withdraw": withdraw,
                           "interest": 0.02})

在這個(gè)函數(shù)中，屬性名稱在最后設(shè)置。不像 Python 的class語句，它強(qiáng)制內(nèi)部函數(shù)和屬性名稱之間的一致性。這里我們必須手動(dòng)指定屬性名稱和值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

Account類最終由賦值來實(shí)例化。

>>> Account = make_account_class()

之后，賬戶實(shí)例通過new消息來創(chuàng)建，它需要名稱來處理新創(chuàng)建的賬戶。

>>> jim_acct = Account["new"]("Jim")

之后，get消息傳遞給jim_acct ，來獲取屬性和方法。方法可以調(diào)用來更新賬戶余額。

>>> jim_acct["get"]("holder")
"Jim"
>>> jim_acct["get"]("interest")
0.02
>>> jim_acct["get"]("deposit")(20)
20
>>> jim_acct["get"]("withdraw")(5)
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就像使用 Python 對(duì)象系統(tǒng)那樣，設(shè)置實(shí)例的屬性并不會(huì)修改類的對(duì)應(yīng)屬性：

>>> jim_acct["set"]("interest", 0.04)
>>> Account["get"]("interest")
0.02

繼承。我們可以創(chuàng)建CheckingAccount子類，通過覆蓋類屬性的子集。在這里，我們修改withdraw方法來收取費(fèi)用，并且降低了利率。

>>> def make_checking_account_class():
        """Return the CheckingAccount class, which imposes a $1 withdrawal fee."""
        def withdraw(self, amount):
            return Account["get"]("withdraw")(self, amount + 1)
        return make_class({"withdraw": withdraw, "interest": 0.01}, Account)

在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中，我們?cè)谧宇惖?b>withdraw 中調(diào)用了基類Account的withdraw函數(shù)，就像在 Python 內(nèi)建對(duì)象系統(tǒng)那樣。我們可以創(chuàng)建子類本身和它的實(shí)例，就像之前那樣：

>>> CheckingAccount = make_checking_account_class()
>>> jack_acct = CheckingAccount["new"]("Jack")

它們的行為相似，構(gòu)造函數(shù)也一樣。每筆取款都會(huì)在特殊的withdraw函數(shù)中收費(fèi) $1，并且interest也擁有新的較低值。

>>> jack_acct["get"]("interest")
0.01
>>> jack_acct["get"]("deposit")(20)
20
>>> jack_acct["get"]("withdraw")(5)
14

我們的構(gòu)建在字典上的對(duì)象系統(tǒng)十分類似于 Python 內(nèi)建對(duì)象系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。Python 中，任何用戶定義類的實(shí)例，都有個(gè)特殊的__dict__屬性，將對(duì)象的局部實(shí)例屬性儲(chǔ)存在字典中，就像我們的attributes字典那樣。Python 的區(qū)別在于，它區(qū)分特定的特殊方法，這些方法和內(nèi)建函數(shù)交互來確保那些函數(shù)能正常處理許多不同類型的參數(shù)。操作不同類型參數(shù)的函數(shù)是下一節(jié)的主題。