Python __slots__：限制类实例动态添加属性和方法

通过学习《Python类变量和实例变量》一节，了解了如何动态的为单个实例对象添加属性，甚至如果必要的话，还可以为所有的类实例对象统一添加属性（通过给类添加属性）。

那么，Python 是否也允许动态地为类或实例对象添加方法呢？答案是肯定的。我们知道，类方法又可细分为实例方法、静态方法和类方法，Python 语言允许为类动态地添加这 3 种方法；但对于实例对象，则只允许动态地添加实例方法，不能添加类方法和静态方法。

为单个实例对象添加方法，不会影响该类的其它实例对象；而如果为类动态地添加方法，则所有的实例对象都可以使用。

举个例子：

class CLanguage:
    pass
#下面定义了一个实例方法
def info(self):
    print("正在调用实例方法")
#下面定义了一个类方法
@classmethod
def info2(cls):
    print("正在调用类方法")
#下面定义个静态方法
@staticmethod
def info3():
    print("正在调用静态方法")

#类可以动态添加以上 3 种方法，会影响所有实例对象
CLanguage.info = info
CLanguage.info2 = info2
CLanguage.info3 = info3

clang = CLanguage()
#如今，clang 具有以上 3 种方法
clang.info()
clang.info2()
clang.info3()

#类实例对象只能动态添加实例方法，不会影响其它实例对象
clang1 = CLanguage()
clang1.info = info
#必须手动为 self 传值
clang1.info(clang1)

程序输出结果为：

正在调用实例方法
正在调用类方法
正在调用静态方法
正在调用实例方法

显然，动态给类或者实例对象添加属性或方法，是非常灵活的。但与此同时，如果胡乱地使用，也会给程序带来一定的隐患，即程序中已经定义好的类，如果不做任何限制，是可以做动态的修改的。

庆幸的是，Python 提供了 __slots__ 属性，通过它可以避免用户频繁的给实例对象动态地添加属性或方法。

再次声明，__slots__ 只能限制为实例对象动态添加属性和方法，而无法限制动态地为类添加属性和方法。

__slots__ 属性值其实就是一个元组，只有其中指定的元素，才可以作为动态添加的属性或者方法的名称。举个例子：

class CLanguage:
    __slots__ = ('name','add','info')

可以看到， CLanguage 类中指定了 __slots__ 属性，这意味着，该类的实例对象仅限于动态添加 name、add、info 这 3 个属性以及 name()、add() 和 info() 这 3 个方法。

注意，对于动态添加的方法，__slots__ 限制的是其方法名，并不限制参数的个数。

比如，在 CLanguage 类的基础上，添加如下代码并运行：

def info(self,name):
    print("正在调用实例方法",self.name)
clang = CLanguage()
clang.name = "C语言中文网"
#为 clang 对象动态添加 info 实例方法
clang.info = info
clang.info(clang,"Python教程")

程序运行结果为：

正在调用实例方法 C语言中文网

还是在 CLanguage 类的基础上，添加如下代码并运行：

def info(self,name):
    print("正在调用实例方法",self.name)
clang = CLanguage()
clang.name = "C语言中文网"
clang.say = info
clang.say(clang,"Python教程")

运行程序，显示如下信息：

Traceback (most recent call last):
  File "D:\python3.6\1.py", line 9, in <module>
    clang.say = info
AttributeError: 'CLanguage' object has no attribute 'say'

显然，根据 __slots__ 属性的设置，CLanguage 类的实例对象是不能动态添加以 say 为名称的方法的。

另外本节前面提到，__slots__ 属性限制的对象是类的实例对象，而不是类，因此下面的代码是合法的：

def info(self):
    print("正在调用实例方法")

CLanguage.say = info
clang = CLanguage()
clang.say()

程序运行结果为：

正在调用实例方法

当然，还可以为类动态添加类方法和静态方法，这里不再给出具体实例，读者可自行编写代码尝试。

此外，__slots__ 属性对由该类派生出来的子类，也是不起作用的。例如如下代码：

class CLanguage:
    __slots__ = ('name','add','info')
#Clanguage 的空子类
class CLangs(CLanguage):
    pass
#定义的实例方法
def info(self):
    print("正在调用实例方法")
clang = CLangs()
#为子类对象动态添加 say() 方法
clang.say = info
clang.say(clang)

运行结果为：

正在调用实例方法

显然，__slots__ 属性只对当前所在的类起限制作用。

因此，如果子类也要限制外界为其实例对象动态地添加属性和方法，必须在子类中设置 __slots__ 属性。

注意，如果为子类也设置有 __slots__ 属性，那么子类实例对象允许动态添加的属性和方法，是子类中 __slots__ 属性和父类 __slots__ 属性的和。