在類上重寫__dict__屬性后如何訪問實例字典？

Question

考慮以下示例，其中A類的所有實例的__dict__將指向shared的全局dict。

shared = {'a': 1, 'b': 2}

class A(object):
    def __init__(self):
        self.__dict__ = shared

現在讓我們測試一些事情：

>>> a = A()
>>> b = A()
>>> a.a, a.b, b.a, b.b
(1, 2, 1, 2)
>>> b.x = 100
>>> shared
{'a': 1, 'x': 100, 'b': 2}
>>> a.x
100
>>> c = A()
>>> c.a, c.b, c.x
(1, 2, 100)
>>> shared['foo'] = 'bar'
>>> a.foo, b.foo, c.foo
('bar', 'bar', 'bar')
>>> a.__dict__, b.__dict__, c.__dict__
({'a': 1, 'x': 100, 'b': 2, 'foo': 'bar'},
 {'a': 1, 'x': 100, 'b': 2, 'foo': 'bar'},
 {'a': 1, 'x': 100, 'b': 2, 'foo': 'bar'}
)

所有工作均按預期進行。

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現在，通過添加名為__dict__的屬性來稍微調整A類。

shared = {'a': 1, 'b': 2}

class A(object):
    __dict__ = None
    def __init__(self):
        self.__dict__ = shared

讓我們再次運行相同的步驟：

>>> a = A()
>>> b = A()
>>> a.a, a.b, b.a, b.b
AttributeError: 'A' object has no attribute 'a'
>>> b.x = 100
>>> shared
{'a': 1, 'b': 2}
>>> b.__dict__  # What happened to x?
{'a': 1, 'b': 2}
>>> a.x
AttributeError: 'A' object has no attribute 'x'
>>> c = A()
>>> c.a, c.b, c.x
AttributeError: 'A' object has no attribute 'a'
>>> shared['foo'] = 'bar'
>>> a.foo, b.foo, c.foo
AttributeError: 'A' object has no attribute 'foo'
>>> a.__dict__, b.__dict__, c.__dict__
({'a': 1, 'b': 2, 'foo': 'bar'},
 {'a': 1, 'b': 2, 'foo': 'bar'},
 {'a': 1, 'b': 2, 'foo': 'bar'}
)
>>> b.x  # Where did this come from?
100

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根據上述信息，第一種情況按預期工作，但第二種情況未按預期工作，因此，我想知道在添加類級別__dict__屬性后發生了什么變化。 我們可以以任何方式訪問當前正在使用的實例字典嗎？

Answer 1

在第一種情況下， self.__dict__可以訪問其類型提供的__dict__描述符。 該描述符允許它獲取基礎實例字典，並分別使用PyObject_GenericGetDict和PyObject_GenericSetDict將其設置為新字典。

>>> A.__dict__
mappingproxy(
{'__module__': '__main__',
 '__init__': <function A.__init__ at 0x1041fb598>,
 '__dict__': <attribute '__dict__' of 'A' objects>,
 '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'A' objects>, '__doc__': None
})
>>> A.__dict__['__dict__'].__get__(a)
{'a': 1, 'b': 2}

當然，我們也可以從此處設置新字典：

>>> new_dict = {}
>>> A.__dict__['__dict__'].__set__(a, new_dict)  # a.__dict__ = new_dict
>>> a.spam = 'eggs'
>>> a.__dict__
{'spam': 'eggs'}
>>> new_dict
{'spam': 'eggs'}
>>> b = A()  # Points to `shared`
>>> b.__dict__
{'a': 1, 'b': 2}

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在第二種情況下，我們的類本身包含一個名為__dict__的屬性，但是__dict__屬性仍然指向mappingproxy 。

>>> A.__dict__
mappingproxy(
{'__module__': '__main__',
 '__dict__': None,
 '__init__': <function A.__init__ at 0x1041cfae8>,
 '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'A' objects>,
 '__doc__': None}
)

類的__dict__屬性是一種特殊的屬性 。

>>> A.__weakref__ is A.__dict__['__weakref__']
True    
>>> A.__weakref__ = 1    
>>> A.__weakref__, A.__dict__['__weakref__']
(1, 1)

>>> A.__dict__ = {}    
AttributeError: attribute '__dict__' of 'type' objects is not writable

我們設置的屬性可以這樣訪問：

>>> repr(A.__dict__['__dict__'])
'None'

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在Python級別，我們現在無法訪問實例字典，但是在內部，類可以使用tp_dictoffset找到它。 就像_PyObject_GetDictPtr所做的_PyObject_GetDictPtr 。

__getattribute__和__setattr__都使用_PyObject_GetDictPtr訪問基礎實例字典。

要訪問正在使用的實例字典，我們實際上可以使用ctypes在Python中實現_PyObject_GetDictPtr 。 @ user4815162342 在這里非常雄辯地完成了此操作 。

import ctypes

def magic_get_dict(o):
    # find address of dict whose offset is stored in the type
    dict_addr = id(o) + type(o).__dictoffset__

    # retrieve the dict object itself
    dict_ptr = ctypes.cast(dict_addr, ctypes.POINTER(ctypes.py_object))
    return dict_ptr.contents.value

繼續第二種情況：

>>> magic_get_dict(a)
{'__dict__': {'a': 1, 'b': 2, 'foo': 'bar'}}  # `a` has only one attribute i.e. __dict__
>>> magic_get_dict(b)
{'__dict__': {'a': 1, 'b': 2, 'foo': 'bar'}, 'x': 100}  # `x` found
>>> magic_get_dict(b).update(shared)
>>> b.a, b.b, b.foo, b.x
(1, 2, 'bar', 100)