Python 实例方法目录中的 __func__ 属性的用途是什么？

Question

当一个类的实例被创建时，对于类定义中的每个函数，该实例的目录中都会有一个与函数同名的属性。这个“函数属性”，假设函数是类方法或实例/绑定方法，将有另一个目录作为其值，其中包括除__func__ 和__self__ 之外的函数对象中的所有属性。 __func__ 包含另一个目录——在类本身中找到的函数的目录——它当然包含在函数对象中找到的所有属性（例如，__func__ 中的所有属性与类的函数目录）。据推测，当从实例调用函数时，实例函数目录中的属性会延迟到在 __func__ 目录中找到的相同属性（并且当从实例调用函数时，实例的方法的 __call__ 属性会延迟到__func__.__call__)。那么为什么实例仍然创建这个__func__ 属性呢？为什么不让直接实例函数目录属性直接指向类函数目录属性，就像静态方法操作一样？似乎实例使用的内存超出了它们的需要。

为了更清楚地说明这种差异：

class Solution:
    def maxArea(self, height):
        pass

    @staticmethod
    def i_am_static():
        pass

    @classmethod
    def i_am_a_class_method():
        pass

s = Solution()

print("\n\nDirectory of Instance Method:")
print(dir(s.maxArea))

print("\n\nDirectory of Instance Method __func__ attribute:")
print(dir(s.maxArea.__func__))

print("\n\nEqualities:")
print("s.maxArea.__func__.__call__== Solution.maxArea.__call__?  ",
s.maxArea.__func__.__call__ == Solution.maxArea.__call__)
print("s.maxArea.__call__ == Solution.maxArea.__call__?  ",
s.maxArea.__call__ == Solution.maxArea.__call__)



print("\n\nDirectory of Static Method:")
print(dir(s.i_am_static))
print("\nInstance Method has these other methods:")
for i in dir(s.maxArea):
    if i not in dir(s.i_am_static):
        print(i)
print("\nStatic Method has these other methods:")
for i in dir(s.i_am_static):
    if i not in dir(s.maxArea):
        print(i)

打印：

Directory of Instance Method:
['__call__', '__class__', '__delattr__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__func__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__self__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']


Directory of Instance Method __func__ attribute:
['__annotations__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']


Equalities:
s.maxArea.__func__.__call__ == Solution.maxArea.__call__?   True
s.maxArea.__call__ == Solution.maxArea.__call__?   False


Directory of Static Method:
['__annotations__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']

Instance Method has these other methods:
__func__
__self__

Static Method has these other methods:
__annotations__
__closure__
__code__
__defaults__
__dict__
__globals__
__kwdefaults__
__module__
__name__
__qualname__

查看等式，我们可以看到__func__ 中的属性引用了类本身创建的同一个对象。但是，不在__func__ 中的属性（例如__call__）没有引用同一个对象，但它们可能调用了那个对象。为什么要麻烦在__func__ 之外重新创建这些属性，只是为了调用__func__ 中的那些？为什么不将__func__ 中的属性转储到dir(s.maxArea) 中，__self__ 属性会表示该方法应该作为实例方法调用？

Answer 1

用于保存函数在内存中的位置。

见：https://github.com/python/cpython/blob/24bba8cf5b8db25c19bcd1d94e8e356874d1c723/Objects/funcobject.c

一个示例类：

>>> class Test(object):
...     a = 'world'
...     def test_method(self, b='hello'):
...             print(b, self.a)
... 

工作示例：

>>> c = Test()
>>> c.test_method()
hello world

有与设置、各种内部变量、参数、关键字参数（__defaults__、__kwdefaults__ 等）相关的代码，因此当调用该方法时，它具有有关如何调用它的信息。 （参见bound method 示例，另请注意这里有python2/3 的警告，请参见下面链接的method-wrapper 解释）

• https://github.com/python/cpython/blob/24bba8cf5b8db25c19bcd1d94e8e356874d1c723/Objects/funcobject.c#L451

默认 kwarg 示例b:

>>> print(c.test_method.__defaults__)
('hello',)

Test 和 Test.test_method 在哪里：

>>> print(c)
<__main__.Test object at 0x7fd274115550>
>>> print(c.test_method)
<bound method Test.test_method of <__main__.Test object at 0x7fd274115550>>

__func__ 在哪里：

>>> print(c.test_method.__func__)
<function Test.test_method at 0x7fd274113598>

>>> c.test_method.__func__()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: test_method() missing 1 required positional argument: 'self'

Test.test_method 被调用时的样子，或多或少是这样的：

>>> c.test_method.__func__(c)
hello world

__call__ 呢？这是method-wrapper 的__func__：

• method-wrapper explanation here 绑定/未绑定和method-wrapper 之间的解释

>>> print(c.test_method.__func__.__call__)
<method-wrapper '__call__' of function object at 0x7fd274113598>

>>> c.test_method.__func__.__call__()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: test_method() missing 1 required positional argument: 'self'
>>> c.test_method.__func__.__call__(c)
hello world

所以__func__ 的目的是设置模块和类如何查找函数，如果它是类内部的方法，它有一些额外的东西在幕后工作来设置上下文，所以它可以访问self.a，或者类中的其他类方法。

函数在类之外的例子：

>>> def test_method(cls, b='hello'):
...     print(b, cls.a)
... 

>>> class Test(object):
...     a = 'world'
... 

>>> c = Test()
>>> test_method(c)
hello world

>>> print(test_method)
<function test_method at 0x7fd274113400>

>>> print(test_method.__func__)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'function' object has no attribute '__func__'

>>> print(test_method.__defaults__)
('hello',)

>>> test_method.__call__(c)
hello world

另见：

• Python: Bind an Unbound Method?