如何在Python中表示一个对象

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在Python中一切都是对象。如果要在Python中表示一个对象，除了定义class外还有哪些方式呢？我们今天就来盘点一下。

0x00 dict

字典或映射存储KV键值对，它对查找、插入和删除操作都有比较高效率。用一个dict对象可以非常容易的表示一个对象。dict的使用也很灵活，可以修改、添加或删除属性。

>>> student={
'name':'jack',
'age':18,
'height':170
}
>>> student
{'name': 'jack', 'age': 18, 'height': 170}
# 查看属性
>>> student['name']
'jack'
# 添加属性
>>> student['score']=89.0
>>> student
{'name': 'jack', 'age': 18, 'height': 170, 'score': 89.0}
# 删除属性
>>> del student['height']
>>> student
{'name': 'jack', 'age': 18, 'score': 89.0}

0x01 tuple

tuple也可以表示一个对象，相对于dict来说，它是不可变的，一旦创建就不能随意修改。tuple也只能通过下标来访问对象的属性，因此当属性比较多时使用起来没有dict方便。

# 对象属性为name、age、height
>>> student=('jack',18,170.0)
>>> student
('jack', 18, 170.0)
>>> student[1]
18
# tuple不能修改
>>> student[2]=175.0
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

0x02 collections.namedtuple

顾名思义namedtuple就是命名元组。它是tuple数据类型的扩展，同样地一旦创建，它的元素也是不可变的。与普通元组相比命名元组可以通过“属性名”来访问元素。

>>> from collections import namedtuple
>>> Point = namedtuple('Point','x,y,z')
>>> p = Point(1,3,5)
>>> p
Point(x=1, y=3, z=5)
>>> Point = namedtuple('Point','x y z')
>>> p = Point(1,3,5)
>>> p
Point(x=1, y=3, z=5)
>>> p.x
1
>>> p.y = 3.5
AttributeError: can't set attribute
# 可以看出通过namedtuple定义对象，就是一个class类型的
>>> type(p)
<class '__main__.Point'>

对于一个简单的对象，我们使用namedtuple很方便的来定义，它比定义一个普通class要有更好的空间性能。

0x03 type.NamedTuple

Python3.6中新增了type.NamedTuple类，它与collections.namedtuple的操作是类似的。不过，要定义NamedTuple就稍微不一样了。

>>> from typing import NamedTuple
# 定义Car类，继承于NamedTuple，并定义属性color、speed、autmatic
>>> class Car(NamedTuple):
    color:str
    speed:float
    automatic:bool

    
>>> car = Car('red',120.0,True)
>>> car
Car(color='red', speed=120.0, automatic=True)
>>> type(car)
<class '__main__.Car'>
# tuple都是不可变的
>>> car.speed = 130.0
AttributeError: can't set attribute

0x04 types.SimpleNamespace

使用SimpleNamespace也可以很方便的定义对象。它的定义等价于

class SimpleNamespace:
    def __init__(self, **kwargs):
        self.__dict__.update(kwargs)

    def __repr__(self):
        keys = sorted(self.__dict__)
        items = ("{}={!r}".format(k, self.__dict__[k]) for k in keys)
        return "{}({})".format(type(self).__name__, ", ".join(items))

    def __eq__(self, other):
        return self.__dict__ == other.__dict__

例如定义一个Car对象

>>> car = SimpleNamespace(color='blue',speed=150.5,automatic=True)
>>> car
namespace(automatic=True, color='blue', speed=150.5)
>>> car.color
'blue'
>>> car.speed = 120
>>> car
namespace(automatic=True, color='blue', speed=120)
# 动态添加属性
>>> car.shift = 23
>>> car
namespace(automatic=True, color='blue', shift=23, speed=120)
# 删除属性
>>> del car.shift
>>> car
namespace(automatic=True, color='blue', speed=120)

0x05 struct.Struct

这是一个结构体对象，可以把C语言中的struct序列化成Python对象。例如处理文件中的二进制数据或从网络中请求的数据，可以使用这个struct.Struct来表示。

使用struct好处是数据格式是预先定义好的，可以对数据进行打包成二进制数据，空间效率会好很多。

# 定义一个struct，'1sif'表示数据的格式，1s一个字符长度，i表示整数，f表示浮点数
>>> Student=Struct('1sif')
# 使用pack方法打包数据，存储性别、年龄、身高
>>> stu = Student.pack(b'm',18,175.0)
>>> stu
b'm\x00\x00\x00\x12\x00\x00\x00\x00\x00/C'
# unpack方法解包
>>> Student.unpack(stu)
(b'm', 18, 175.0)

0x06 class

class当然是定义一个对象的标准方式了。在Python定义类也非常简单，除了可以定义属性还可以定义方法。

>>> class Student:
    def __init__(self,name,age,height):
        self.name = name
        self.age = age
        self.height = height
    
    def printAge(self):
        print(self.age)

        
>>> stu = Student('jack',18,175.0)
# 如果想让定义的对象输出属性信息可以重写__repr__方法
>>> stu
<__main__.Student object at 0x10afcd9b0>
>>> stu.name
'jack'
>>> stu.age = 19

0x07 总结一下

本文盘点Python中定义对象各种的方法，除了class，还有有dict、tuple、namedtuple、NamedTuple、SimpleNamespace和Struct。
如果一个对象属性不多可以使用tuple;
如果一个对象属性不可变可以考虑使用namedtuple或NamedTuple；
如果一个对象要转成JSON进行传输可以使用dict;
如果考虑比较空间性能，可以使用Struct。

0x08 学习资料

• Python Tricks: A Buffet of Awesome Python Features
  ——Dan Bader