13.15　*授权

13.15.1　包装

“包装”在Python编程世界中经常会被提到的一个术语。它是一个通用的名字，意思是对一个已存在的对象进行包装，不管它是数据类型还是一段代码，可以是对一个已存在的对象增加新的、删除不要的或修改其他已存在的功能。

在Python 2.2版本前，从Python标准类型子类化或派生类都是不允许的。即使你现在可以对新式类这样做，这一观念仍然很流行。你可以包装任何类型作为一个类的核心成员，以使新对象的行为模仿你想要的数据类型中已存在的行为，并且去掉你不希望存在的行为；它可能会要做一些额外的事情。这就是“包装类型”。在附录中，我们还将讨论如何扩充Python，包装的另一种形式。

包装包括定义一个类，它的实例拥有标准类型的核心行为。换句话说，它现在不仅能唱能跳，还能够像原类型一样步行，说话。图13-4举例说明了在类中包装的类型看起像个什么样子。在图的中心为标准类型的核心行为，但它也通过新的或最新的功能，甚至可能通过访问实际数据的不同方法得到提高。

类对象（其表现像类型）

你还可以包装类，但这不会有太多的用途，因为已经有用于操作对象的机制，并且在上面已描述过，对标准类型有对其进行包装的方式。你如何操作一个已存的类，模拟你需要的行为，删除你不喜欢的，并且可能让类表现出与原类不同的行为呢？我们前面已讨论过，就是采用派生。

图 13-4　包装类型

13.15.2　实现授权

授权是包装的一个特性，可用于简化处理相关命令性功能，采用已存在的功能以达到最大限度的代码重用。

包装一个类型通常是对已存在的类型的一些定制。我们在前面提到过，这种做法可以新建、修改或删除原有产品的功能。其他的则保持原样，或者保留已存功能和行为。授权的过程，即是所有更新的功能都是由新类的某部分来处理，但已存在的功能就授权给对象的默认属性。

实现授权的关键点就是覆盖getattr()方法，在代码中包含一个对getattr()内建函数的调用。特别地，调用getattrO以得到默认对象属性（数据属性或者方法）并返回它以便访问或调用。特殊方法getattr()的工作方式是，当搜索一个属性时，任何局部对象首先被找到（定制的对象）。如果搜索失败了，则getattr()会被调用，然后调用getattrO得到一个对象的默认行为。

换言之，当引用一个属性时，Python解释器将试着在局部名称空间中查找那个名字，比如一个自定义的方法或局部实例属性。如果没有在局部字典中找到，则搜索类名称空间，以防一个类属性被访问。最后，如果两类搜索都失败了，搜索则对原对象开始授权请求，此时，getattr()会被调用。

1.包装对象的简例

看一个例子。这个类已乎可以包装任何对象，提供基本功能，比如使用repr()和str()来处理字符串表示法。另外定制由get()方法处理，它删除包装并且返回原始对象。所以保留的功能都授权给对象的本地属性，在必要时，可由getattr()获得。

下面是包装类的例子：

在第一个例子中，我们将用到复数，因为所有Python数值类型，只有复数拥有属性：数据属性和conjugate()内建方法（求共轭复数，译者注）。记住，属性可以是数据属性，还可以是函数或方法：

一旦我们创建了包装的对象类型，只要由交互解释器调用repr()，就可以得到一个字符串表示。然后我们继续访问了复数的三种属性，我们的类中一种都没有定义。在例子中，寻找实部，虚部及共轭复数的定义……杳无踪影！

对这些属性的访问，是通过getattr()方法，授权给对象。最终调用get()方法没有授权，因为它是为我们的对象定义的——它返回包装的真实的数据对象。

下一个使用我们的包装类的例子用到一个列表。我们将会创建对象，然后执行多种操作，每次授权给列表方法。

注意，尽管我们正在我们的例子中使用实例，它们展示的行为与它们包装的数据类型非常相似。然后，需要明白，只有已存在的属性是在此代码中授权的。

特殊行为没有在类型的方法列表中，不能被访问，因为它们不是属性。一个例子是，对列表的切片操作，它是内建于类型中的，而不是像append()方法那样作为属性存在的。从另一个角度来说，切片操作符是序列类型的一部分，并不是通过getitem()特殊方法来实现的。

AttributeError异常出现的原因是切片操作调用了getitem()方法，且getitme()没有作为一个类实例方法进行定义，也不是列表对象的方法。回忆一下，什么时候调用getattr()呢？当在实例或类字典中的完整搜索失败后，就调用它来查找一个成功的匹配。你在上面可以看到，对getattrO的调用就是失败的那个，触发了异常。

然而，我们还有一种“作弊”的方法，访问实际对象[通过我们的get()方法]和它的切片能力。

你现在可能知道为什么我们实现get()方法了——仅仅是为了我们需要取得对原对象进行访问这种情况，我们可以从访问调用中直接访问对象的属性，而忽略局部变量（realList）：

get()方法返回一个对象，随后被索引以得到切片片段。

一旦你熟悉了对象的属性，你就能够开始理解一些信息片段从何而来，能够利用新得到的知识来重复功能：

这总结了我们的简单包装类的例子。我们还刚开始接触使用类型模拟来进行类自定义。你将会发现你可以进行无限多的改进，来进一步增加你的代码的用途。一种改进方法是为对象添加时间戳。在下一小节中，我们将对我们的包装类增加另一个维度（dimension）:

2.更新简单的包裹类

创建时间、修改时间和访问时间是文件的几个常见属性，但并不是说你不能为对象加上这类信息，毕竟一些应用能因有这些额外信息而受益。

如果你对使用这三类时间顺序（chronological）数据还不熟，我们将会对它们进行解释。创建时间（或‘ctime’）是实例化的时间，修改时间（或‘mtime’）指的是核心数据升级的时间[通常会调用新的set()方法]，而访问时间（或‘atime’）是最后一次对象的数据值被获取或者属性被访问时的时间戳。

更新我们前面定义的类，可以创建一个模块twrapme.py，看例13.7。

如何更新这些代码呢？好，首先，你将会发现增加了三个新方法：gettimeval()、gettimestr()和set()。我们还增加数行代码，根据所执行的访问类型，更新相应的时间戳。

例13.7　包装标准类型（twrapme.py）

类定义包装了任何内建类型，增加时间属性；get()，set()，还有字符串表示的方法；授权所有保留的属性，访问这些标准类型。

gettimeval()方法带一个简单的字符参数，“c”、“m”或“a”，相应地，对应于创建、修改或访问时间，并返回相应的时间，以一个浮点值保存。gettimestr()仅仅返回一个经time.ctime()函数格式化的打印良好的字符串形式的时间。

为新的模块作一个测试驱动。我们已看到授权是如何工作的，所以，我们将包装没有属性的对象，来突出刚加入的新的功能。在例子中，我们包装了一个整型，然后将其改为字符串。

你将注意到，一个对象在第一次被包装时，创建、修改及最后一次访问时间都是一样的。一旦对象被访问，访问时间即被更新，但其他的没有动。如果使用set()来置换对象，则修改和最后一次访问时间会被更新。例子中，最后是对对象的读访问操作。

改进包装一个特殊对象

下一个例子，描述了一个包装文件对象的类。我们的类与一般带一个异常的文件对象行为完全一样：在写模式中，字符串只有全部为大写时才写入文件。

这里我们要解决的问题是，当你正在写一个文本文件，其数据可能会被一台大型机读取。很多老式机器在处理时严格要求大写字母，所以我们要实现一个文件对象，其中所有写入文件的文本会自动转化为大写，程序员就不必担心了。

事实上，唯一值得注意的不同点是并不使用open()内建函数，而是调用CapOpen类时行初始化，尽管参数同open()完全一样。

例13.8展示那段代码，文件名是capOpen.py。下面看一下例子中是如何使用这个类的：

例13.8　包装文件对象（capOpen.py）

这个类扩充了《Python FAQ》中的一个例子，提供一个文件类对象，定制write()方法，同时，给文件对象授权其他的功能。

可以看到，唯一不同的是第一次对CapOpen()的调用，而不是open()。如果你正与一个实际文件对象，而非行为像文件对象的类实例进行交互，那么其他所有代码与你本该做的是一样的。除了write()，所有属性都已授权给文件对象。为了确定代码是否正确，我们加载文件，并显示其内容（注：可以使用open()或CapOpen()，这里因在本例中用到，所以选用CapOpen()）。