Python中的包装类

在Python中，我们可以使用类来封装一个数据类型或者函数，并添加一些额外的功能，以满足我们的需求。这种类被称为包装类或者装饰器类（Decorator Class）。

包装类的定义

我们可以使用类来定义一个包装类，然后在类中声明一个初始化方法（__init__），使用super()函数调用父类的初始化方法，接着在初始化方法中添加一些额外的功能（例如计数器、记录时间等），最后返回封装后的对象。下面是一个简单的示例：

class Wrapper:
    
    def __init__(self, obj):
        super().__init__()
        self.obj = obj
        
    def __getattr__(self, name):
        print("You are trying to access an unknown attribute.")
        return self.obj.__getattribute__(name)
    
    def __repr__(self):
        return f"I am a wrapper of {self.obj!r}."

在上面的示例中，我们先定义了一个Wrapper类，它接收一个参数obj。在初始化方法中，我们调用父类的初始化方法，并将obj赋值给self.obj。接着重载了__getattr__函数和__repr__函数。

当我们尝试访问一个对象上不存在的属性时，__getattr__函数会被调用，它会输出一条错误信息“您正在尝试访问一个未知属性。”并且返回对象obj的该属性值。这可以防止程序员错误地访问一个不存在的属性而不知道。

当我们在控制台中直接输出一个对象时，Python会调用对象的__repr__函数，并返回该对象的字符串表示形式。在这个例子中，我们把Wrapper对象的字符串表示形式设为“I am a wrapper of {self.obj!r}.”，其中{self.obj!r}表示obj对象的字符串表示形式。

包装类的使用

我们现在可以使用Wrapper类来包装任何数据类型或者函数了。让我们尝试一下：

class CountList:
    def __init__(self, *args):
        self.values = [x for x in args]
        self.count = {}.fromkeys(range(len(self.values)), 0)
        
    def __len__(self):
        return len(self.values)
    
    def __getitem__(self, key):
        self.count[key] += 1
        return self.values[key]
    
    def __setitem__(self, key, value):
        self.values[key] = value

上面是一个计数器列表的类。它接收一个或多个参数并将它们存储在一个列表中。该类还具有一个名为count的字典，它用于计算对象中的每个元素被访问的次数。

现在我们来用Wrapper类来包装这个列表类：

cl = CountList(1, 2, 3, 4, 3, 2, 1)
wrapped_cl = Wrapper(cl)

我们现在有了一个名为wrapped_cl的被包装的CountList实例对象。我们可以通过访问属性来访问它的属性值，例如：

print(wrapped_cl.values)
print(wrapped_cl.count)

我们可以看到输出的内容是我们的CountList实例对象的属性值。

此外，当我们访问wrapped_cl对象上的不存在的属性时，我们看到了包装器返回的错误消息：

wrapped_cl.non_existent_attribute

我们还可以直接通过在控制台输出对象来查看该对象的字符串表示形式：

print(wrapped_cl)

我们应该会看到一条消息，告诉我们这个对象是被包装的：

I am a wrapper of <__main__.CountList object at 0x7f1c2e9beb50>.

总结

在本文中，我们介绍了Python中的一个强大的特性：包装类。我们可以使用包装类来封装任何数据类型或函数，并且可以添加一些额外的功能以满足我们的需求。总体而言，包装器是Python编程中一个极为有用的概念，它可以提高代码的可重用性和可读性。