9. Classes

Em comparação com outras linguagens de programação, o mecanismo de classes de Python introduz a programação orientada a objetos sem acrescentar muitas novidades de sintaxe ou semântica. É uma mistura de mecanismos equivalentes encontrados em C++ e Modula-3. As classes em Python oferecem todas as características tradicionais da programação orientada a objetos: o mecanismo de herança permite múltiplas classes base (herança múltipla), uma classe derivada pode sobrescrever quaisquer métodos de uma classe ancestral, e um método pode invocar outro método homônimo de uma classe ancestral. Objetos podem armazenar uma quantidade arbitrária de dados de qualquer tipo. Assim como acontece com os módulos, as classes fazem parte da natureza dinâmica de Python: são criadas em tempo de execução, e podem ser alteradas após sua criação.

Usando a terminologia de C++, todos os membros de uma classe (incluindo dados) são públicos (veja exceção abaixo Private Variables and Class-local References), e todos as funções membro são “virtuais”. Como em Modula-3, não existem atalhos para referenciar membros do objeto de dentro dos seus métodos: o método (função definida em uma classe) é declarado com um primeiro argumento explícito representando o objeto (instância da classe), que é fornecido implicitamente pela chamada ao método. Como em Smalltalk, classes são objetos. Isso fornece uma semântica para importar e renomear. Ao contrário de C++ ou Modula-3, tipos pré-definidos podem ser utilizados como classes base para extensões por herança pelo usuário. Também, como em C++, a maioria dos operadores (aritméticos, indexação, etc) podem ser redefinidos por instâncias de classe.

(Na falta de uma terminologia universalmente aceita para falar sobre classes, ocasionalmente farei uso de termos comuns em Smalltalk ou C++. Eu usaria termos de Modula-3, já que sua semântica de orientação a objetos é mais próxima da de Python, mas creio que poucos leitores já ouviram falar dessa linguagem.)

9.1. Uma palavra sobre nomes e objetos

Objetos têm individualidade, e vários nomes (em diferentes escopos) podem ser vinculados a um mesmo objeto. Isso é chamado de “aliasing” em outras linguagens. (N.d.T. aliasing é, literalmente, “apelidar”: um mesmo objeto pode ter vários nomes.) Geralmente, esta característica não é muito apreciada, e pode ser ignorada com segurança ao lidar com tipos imutáveis (números, strings, tuplas). Entretanto, “aliasing” pode ter um efeito surpreendente na semântica do código Python envolvendo objetos mutáveis como listas, dicionários e a maioria dos outros tipos. Isso pode ser usado em benefício do programa, porque os apelidos funcionam de certa forma como ponteiros. Por exemplo, passar um objeto como argumento é barato, pois só um ponteiro é passado na implementação; e se uma função modifica um objeto passado como argumento, o invocador verá a mudança — isso elimina a necessidade de ter dois mecanismos de passagem de parâmetros como em Pascal.

9.2. Escopos e espaços de nomes do Python

Antes de introduzir classes, é preciso falar das regras de escopo em Python. Definições de classe fazem alguns truques com espaços de nomes. Portanto, primeiro é preciso entender claramente como escopos e espaços de nomes funcionam, para entender o que está acontecendo. Esse conhecimento é muito útil para qualquer programador avançado em Python.

Vamos começar com algumas definições.

Um espaço de nomes é um mapeamento que associa nomes a objetos. Atualmente, são implementados como dicionários em Python, mas isso não é perceptível (a não ser pelo desempenho), e pode mudar no futuro. Exemplos de espaços de nomes são: o conjunto de nomes pré-definidos (funções como abs() e as exceções pré-definidas); nomes globais em um módulo; e nomes locais na invocação de uma função. De uma certa forma, os atributos de um objeto também formam um espaço de nomes. O mais importante é saber que não existe nenhuma relação entre nomes em “espaços de nomes” distintos. Por exemplo, dois módulos podem definir uma função de nome maximize sem confusão — usuários dos módulos devem prefixar a função com o nome do módulo, para evitar colisão.

A propósito, utilizo a palavra atributo para qualquer nome depois de um ponto. Na expressão z.real, por exemplo, real é um atributo do objeto z. Estritamente falando, referências para nomes em módulos são atributos: na expressão modname.funcname, modname é um objeto módulo e funcname é um de seus atributos. Neste caso, existe um mapeamento direto entre os atributos de um módulo e os nomes globais definidos no módulo: eles compartilham o mesmo espaço de nomes! 1

Atributos podem ser somente-leitura ou para leitura e escrita. No segundo caso, é possível atribuir um novo valor ao atributo. Atributos de módulos são passíveis de atribuição: você pode escrever modname.the_answer = 42. Atributos que aceitam escrita também podem ser apagados através da instrução del. Por exemplo, del modname.the_answer removerá o atributo the_answer do objeto referenciado por modname.

Namespaces are created at different moments and have different lifetimes. The namespace containing the built-in names is created when the Python interpreter starts up, and is never deleted. The global namespace for a module is created when the module definition is read in; normally, module namespaces also last until the interpreter quits. The statements executed by the top-level invocation of the interpreter, either read from a script file or interactively, are considered part of a module called __main__, so they have their own global namespace. (The built-in names actually also live in a module; this is called __builtin__.)

O espaço de nomes local de uma função é criado quando a função é invocada, e apagado quando a função retorna ou levanta uma exceção que não é tratada na própria função. (Na verdade, uma forma melhor de descrever o que realmente acontece é que o espaço de nomes local é “esquecido” quando a função termina.) Naturalmente, cada invocação recursiva de uma função tem seu próprio espaço de nomes.

Um escopo é uma região textual de um programa Python onde um espaço de nomes é diretamente acessível. Aqui, “diretamente acessível” significa que uma referência sem um prefixo qualificador permite o acesso ao nome.

Ainda que escopos sejam determinados estaticamente, eles são usados dinamicamente. A qualquer momento durante a execução, existem no mínimo três escopos diretamente acessíveis:

• o escopo mais interno, que é acessado primeiro, contendo nomes locais

• os escopos das funções que envolvem a função atual, que são acessados a partir do escopo mais próximo, contém nomes não-locais mas também não-globais

• o penúltimo escopo contém os nomes globais do módulo atual

• e o escopo mais externo (acessado por último) contém os nomes das funções embutidas e demais objetos pré-definidos do interpretador

If a name is declared global, then all references and assignments go directly to the middle scope containing the module’s global names. Otherwise, all variables found outside of the innermost scope are read-only (an attempt to write to such a variable will simply create a new local variable in the innermost scope, leaving the identically named outer variable unchanged).

Normalmente, o escopo local referencia os nomes locais da função corrente no texto do programa. Fora de funções, o escopo local referencia os nomes do escopo global: espaço de nomes do módulo. Definições de classes adicionam um outro espaço de nomes ao escopo local.

É importante perceber que escopos são determinados estaticamente, pelo texto do código-fonte: o escopo global de uma função definida em um módulo é o espaço de nomes deste módulo, sem importar de onde ou por qual apelido a função é invocada. Por outro lado, a busca de nomes é dinâmica, ocorrendo durante a execução. Porém, a evolução da linguagem está caminhando para uma resolução de nomes estática, em “tempo de compilação”, portanto não conte com a resolução dinâmica de nomes! (De fato, variáveis locais já são resolvidas estaticamente.)

A special quirk of Python is that – if no global statement is in effect – assignments to names always go into the innermost scope. Assignments do not copy data — they just bind names to objects. The same is true for deletions: the statement del x removes the binding of x from the namespace referenced by the local scope. In fact, all operations that introduce new names use the local scope: in particular, import statements and function definitions bind the module or function name in the local scope. (The global statement can be used to indicate that particular variables live in the global scope.)

9.3. Uma primeira olhada nas classes

As classes introduzem um pouco de nova sintaxe, três novos tipos de objeto e algumas semânticas novas.

9.3.1. Sintaxe da definição de classe

A forma mais simples de definição de classe se parece com isto:

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

Definições de classe, assim como definições de função (instruções def), precisam ser executadas antes que tenham qualquer efeito. (Você pode colocar uma definição de classe dentro do teste condicional de um if ou dentro de uma função.)

Na prática, as instruções dentro da definição de classe geralmente serão definições de funções, mas outras instruções são permitidas, e às vezes são bem úteis — voltaremos a este tema depois. Definições de funções dentro da classe normalmente têm um forma peculiar de lista de argumentos, determinada pela convenção de chamada a métodos — isso também será explicado mais tarde.

Quando se inicia a definição de classe, um novo espaço de nomes é criado, e usado como escopo local — assim, todas atribuições a variáveis locais ocorrem nesse espaço de nomes. Em particular, funções definidas aqui são vinculadas a nomes nesse escopo.

Quando uma definição de classe é completado (normalmente, sem erros), um objeto classe é criado. Este objeto encapsula o conteúdo do espaço de nomes criado pela definição da classe; aprenderemos mais sobre objetos classe na próxima seção. O escopo local que estava vigente antes da definição da classe é reativado, e o objeto classe é vinculado ao identificador da classe nesse escopo (ClassName no exemplo).

9.3.2. Objetos classe

Objetos classe suportam dois tipos de operações: referências a atributos e instanciação.

Referências a atributos de classe utilizam a sintaxe padrão utilizada para quaisquer referências a atributos em Python: obj.nome. Nomes de atributos válidos são todos os nomes presentes dentro do espaço de nomes da classe, quando o objeto classe foi criado. Portanto, se a definição de classe tem esta forma:

class MyClass:
    """A simple example class"""
    i = 12345

    def f(self):
        return 'hello world'

então MyClass.i e MyClass.f são referências a atributo válidas, retornando, respectivamente, um inteiro e um objeto função. Atributos de classe podem receber valores, pode-se modificar o valor de MyClass.i num atribuição. __doc__ também é um atributo válido da classe, retornando a documentação associada: "A simple example class".

Para instanciar uma classe, usa-se a mesma sintaxe de invocar uma função. Apenas finja que o objeto classe do exemplo é uma função sem parâmetros, que devolve uma nova instância da classe. Por exemplo (assumindo a classe acima):

x = MyClass()

cria uma nova instância da classe e atribui o objeto resultante à variável local x.

A operação de instanciação (“invocar” um objeto classe) cria um objeto vazio. Muitas classes preferem criar novos objetos com um estado inicial predeterminado. Para tanto, a classe pode definir um método especial chamado __init__(), assim:

def __init__(self):
    self.data = []

Quando uma classe define um método __init__(), o processo de instanciação automaticamente invoca __init__() sobre a instância recém criada. Em nosso exemplo, uma nova instância já inicializada pode ser obtida desta maneira:

x = MyClass()

Naturalmente, o método __init__() pode ter parâmetros para maior flexibilidade. Neste caso, os argumentos fornecidos na invocação da classe serão passados para o método __init__(). Por exemplo,

>>> class Complex:
...     def __init__(self, realpart, imagpart):
...         self.r = realpart
...         self.i = imagpart
...
>>> x = Complex(3.0, -4.5)
>>> x.r, x.i
(3.0, -4.5)

9.3.3. Objetos instância

Now what can we do with instance objects? The only operations understood by instance objects are attribute references. There are two kinds of valid attribute names, data attributes and methods.

Atributos de dados correspondem a “variáveis de instância” em Smalltalk, e a “membros de dados” em C++. Atributos de dados não precisam ser declarados. Assim como variáveis locais, eles passam a existir na primeira vez em que é feita uma atribuição. Por exemplo, se x é uma instância da MyClass criada acima, o próximo trecho de código irá exibir o valor 16, sem deixar nenhum rastro:

x.counter = 1
while x.counter < 10:
    x.counter = x.counter * 2
print x.counter
del x.counter

O outro tipo de referências a atributos de instância é o “método”. Um método é uma função que “pertence” a um objeto instância. (Em Python, o termo método não é aplicado exclusivamente a instâncias de classes definidas pelo usuário: outros tipos de objetos também podem ter métodos. Por exemplo, listas possuem os métodos append, insert, remove, sort, entre outros. Porém, na discussão a seguir, usaremos o termo método apenas para se referir a métodos de classes definidas pelo usuário. Seremos explícitos ao falar de outros métodos.)

Nomes de métodos válidos de uma instância dependem de sua classe. Por definição, cada atributo de uma classe que é uma função corresponde a um método das instâncias. Em nosso exemplo, x.f é uma referência de método válida já que MyClass.f é uma função, enquanto x.i não é, já que MyClass.i não é uma função. Entretanto, x.f não é o mesmo que MyClass.f. A referência x.f acessa um objeto método e a MyClass.f acessa um objeto função.

9.3.4. Objetos método

Normalmente, um método é chamado imediatamente após ser referenciado:

x.f()

No exemplo MyClass o resultado da expressão acima será a string 'hello world'. No entanto, não é obrigatório invocar o método imediatamente: como x.f é também um objeto ele pode ser atribuído a uma variável e invocado depois. Por exemplo:

xf = x.f
while True:
    print xf()

exibirá o texto hello world até o mundo acabar.

O que ocorre precisamente quando um método é invocado? Você deve ter notado que x.f() foi chamado sem nenhum argumento, porém a definição da função f() especificava um argumento. O que aconteceu com esse argumento? Certamente Python levanta uma exceção quando uma função que declara um argumento é invocada sem nenhum argumento — mesmo que o argumento não seja usado no corpo da função…

Actually, you may have guessed the answer: the special thing about methods is that the object is passed as the first argument of the function. In our example, the call x.f() is exactly equivalent to MyClass.f(x). In general, calling a method with a list of n arguments is equivalent to calling the corresponding function with an argument list that is created by inserting the method’s object before the first argument.

Se você ainda não entende como os métodos funcionam, dê uma olhada na implementação para esclarecer as coisas. Quando um atributo de uma instância, não relacionado a dados, é referenciado, a classe da instância é pesquisada. Se o nome é um atributo de classe válido, e é o nome de uma função, um método é criado, empacotando a instância e a função, que estão juntos num objeto abstrato: este é o método. Quando o método é invocado com uma lista de argumentos, uma nova lista de argumentos é criada inserindo a instância na posição 0 da lista. Finalmente, o objeto função — empacotado dentro do objeto método — é invocado com a nova lista de argumentos.

9.3.5. Variáveis de classe e instância

De forma geral, variáveis de instância são variáveis que indicam dados que são únicos a cada instância individual, e variáveis de classe são variáveis de atributos e de métodos que são comuns a todas as instâncias de uma classe:

class Dog:

    kind = 'canine'         # class variable shared by all instances

    def __init__(self, name):
        self.name = name    # instance variable unique to each instance

>>> d = Dog('Fido')
>>> e = Dog('Buddy')
>>> d.kind                  # shared by all dogs
'canine'
>>> e.kind                  # shared by all dogs
'canine'
>>> d.name                  # unique to d
'Fido'
>>> e.name                  # unique to e
'Buddy'

Como vimos em Uma palavra sobre nomes e objetos, dados compartilhados podem causar efeitos inesperados quando envolvem objetos mutáveis (mutable), como listas ou dicionários. Por exemplo, a lista tricks do código abaixo não deve ser usada como variável de classe, pois assim seria compartilhada por todas as instâncias de Dog:

class Dog:

    tricks = []             # mistaken use of a class variable

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def add_trick(self, trick):
        self.tricks.append(trick)

>>> d = Dog('Fido')
>>> e = Dog('Buddy')
>>> d.add_trick('roll over')
>>> e.add_trick('play dead')
>>> d.tricks                # unexpectedly shared by all dogs
['roll over', 'play dead']

Em vez disso, o modelo correto da classe deve usar uma variável de instância:

class Dog:

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.tricks = []    # creates a new empty list for each dog

    def add_trick(self, trick):
        self.tricks.append(trick)

>>> d = Dog('Fido')
>>> e = Dog('Buddy')
>>> d.add_trick('roll over')
>>> e.add_trick('play dead')
>>> d.tricks
['roll over']
>>> e.tricks
['play dead']

9.4. Observações aleatórias

Data attributes override method attributes with the same name; to avoid accidental name conflicts, which may cause hard-to-find bugs in large programs, it is wise to use some kind of convention that minimizes the chance of conflicts. Possible conventions include capitalizing method names, prefixing data attribute names with a small unique string (perhaps just an underscore), or using verbs for methods and nouns for data attributes.

Atributos de dados podem ser referenciados por métodos da própria instância, bem como por qualquer outro usuário do objeto (também chamados “clientes” do objeto). Em outras palavras, classes não servem para implementar tipos puramente abstratos de dados. De fato, nada em Python torna possível assegurar o encapsulamento de dados — tudo é baseado em convenção. (Por outro lado, a implementação de Python, escrita em C, pode esconder completamente detalhes de um objeto e controlar o acesso ao objeto, se necessário; isto pode ser utilizado por extensões de Python escritas em C.)

Clientes devem utilizar atributos de dados com cuidado, pois podem bagunçar invariantes assumidas pelos métodos ao esbarrar em seus atributos de dados. Note que clientes podem adicionar atributos de dados a suas próprias instâncias, sem afetar a validade dos métodos, desde que seja evitado o conflito de nomes. Novamente, uma convenção de nomenclatura poupa muita dor de cabeça.

Não existe atalho para referenciar atributos de dados (ou outros métodos!) de dentro de um método. Isso aumenta a legibilidade dos métodos: não há como confundir variáveis locais com variáveis da instância quando lemos rapidamente um método.

Frequentemente, o primeiro argumento de um método é chamado self. Isso não passa de uma convenção: o identificador self não é uma palavra reservada nem possui qualquer significado especial em Python. Mas note que, ao seguir essa convenção, seu código se torna legível por uma grande comunidade de desenvolvedores Python e é possível que alguma IDE dependa dessa convenção para analisar seu código.

Qualquer objeto função que é atributo de uma classe, define um método para as instâncias dessa classe. Não é necessário que a definição da função esteja textualmente embutida na definição da classe. Atribuir um objeto função a uma variável local da classe é válido. Por exemplo:

# Function defined outside the class
def f1(self, x, y):
    return min(x, x+y)

class C:
    f = f1

    def g(self):
        return 'hello world'

    h = g

Agora f, g e h são todos atributos da classe C que referenciam funções, e consequentemente são todos métodos de instâncias da classe C, onde h é exatamente equivalente a g. No entanto, essa prática serve apenas para confundir o leitor do programa.

Métodos podem invocar outros métodos usando atributos de método do argumento self:

class Bag:
    def __init__(self):
        self.data = []

    def add(self, x):
        self.data.append(x)

    def addtwice(self, x):
        self.add(x)
        self.add(x)

Métodos podem referenciar nomes globais da mesma forma que funções comuns. O escopo global associado a um método é o módulo contendo sua definição na classe (a classe propriamente dita nunca é usada como escopo global!). Ainda que seja raro justificar o uso de dados globais em um método, há diversos usos legítimos do escopo global. Por exemplo, funções e módulos importados no escopo global podem ser usados por métodos, bem como as funções e classes definidas no próprio escopo global. Provavelmente, a classe contendo o método em questão também foi definida neste escopo global. Na próxima seção veremos razões pelas quais um método pode querer referenciar sua própria classe.

Cada valor é um objeto e, portanto, tem uma classe (também chamada de tipo). Ela é armazenada como object.__class__.

9.5. Herança

Obviamente, uma característica não seria digna do nome “classe” se não suportasse herança. A sintaxe para uma classe derivada é assim:

class DerivedClassName(BaseClassName):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

O identificador BaseClassName deve estar definido no escopo que contém a definição da classe derivada. No lugar do nome da classe base, também são aceitas outras expressões. Isso é muito útil, por exemplo, quando a classe base é definida em outro módulo:

class DerivedClassName(modname.BaseClassName):

A execução de uma definição de classe derivada procede da mesma forma que a de uma classe base. Quando o objeto classe é construído, a classe base é lembrada. Isso é utilizado para resolver referências a atributos. Se um atributo requisitado não for encontrado na classe, ele é procurado na classe base. Essa regra é aplicada recursivamente se a classe base por sua vez for derivada de outra.

Não há nada de especial sobre instanciação de classes derivadas: DerivedClassName() cria uma nova instância da classe. Referências a métodos são resolvidas da seguinte forma: o atributo correspondente é procurado através da cadeia de classes base, e referências a métodos são válidas se essa procura produzir um objeto função.

Classes derivadas podem sobrescrever métodos das suas classes base. Uma vez que métodos não possuem privilégios especiais quando invocam outros métodos no mesmo objeto, um método na classe base que invoca um outro método da mesma classe base pode, efetivamente, acabar invocando um método sobreposto por uma classe derivada. (Para programadores C++ isso significa que todos os métodos em Python são realmente virtuais.)

Um método sobrescrito em uma classe derivada, de fato, pode querer estender, em vez de simplesmente substituir, o método da classe base, de mesmo nome. Existe uma maneira simples de chamar diretamente o método da classe base: apenas chame BaseClassName.methodname(self, arguments). Isso é geralmente útil para os clientes também. (Note que isto só funciona se a classe base estiver acessível como BaseClassName no escopo global).

Python tem duas funções embutidas que trabalham com herança:

• Use isinstance() para verificar o tipo de uma instância: isinstance(obj, int) será True somente se obj.__class__ é a classe int ou alguma classe derivada de int.

• Use issubclass() to check class inheritance: issubclass(bool, int) is True since bool is a subclass of int. However, issubclass(unicode, str) is False since unicode is not a subclass of str (they only share a common ancestor, basestring).

9.5.1. Herança múltipla

Python supports a limited form of multiple inheritance as well. A class definition with multiple base classes looks like this:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

For old-style classes, the only rule is depth-first, left-to-right. Thus, if an attribute is not found in DerivedClassName, it is searched in Base1, then (recursively) in the base classes of Base1, and only if it is not found there, it is searched in Base2, and so on.

(To some people breadth first — searching Base2 and Base3 before the base classes of Base1 — looks more natural. However, this would require you to know whether a particular attribute of Base1 is actually defined in Base1 or in one of its base classes before you can figure out the consequences of a name conflict with an attribute of Base2. The depth-first rule makes no differences between direct and inherited attributes of Base1.)

For new-style classes, the method resolution order changes dynamically to support cooperative calls to super(). This approach is known in some other multiple-inheritance languages as call-next-method and is more powerful than the super call found in single-inheritance languages.

With new-style classes, dynamic ordering is necessary because all cases of multiple inheritance exhibit one or more diamond relationships (where at least one of the parent classes can be accessed through multiple paths from the bottommost class). For example, all new-style classes inherit from object, so any case of multiple inheritance provides more than one path to reach object. To keep the base classes from being accessed more than once, the dynamic algorithm linearizes the search order in a way that preserves the left-to-right ordering specified in each class, that calls each parent only once, and that is monotonic (meaning that a class can be subclassed without affecting the precedence order of its parents). Taken together, these properties make it possible to design reliable and extensible classes with multiple inheritance. For more detail, see https://www.python.org/download/releases/2.3/mro/.

9.6. Private Variables and Class-local References

Variáveis de instância “privadas”, que não podem ser acessadas, ​​exceto em métodos do próprio objeto, não existem em Python. No entanto, existe uma convenção que é seguida pela maioria dos programas em Python: um nome prefixado com um sublinhado (por exemplo: _spam ) deve ser tratado como uma parte não-pública da API (seja uma função, um método ou um atributo de dados). Tais nomes devem ser considerados um detalhe de implementação e sujeito a alteração sem aviso prévio.

Uma vez que existe um caso de uso válido para a definição de atributos privados em classes (especificamente para evitar conflitos com nomes definidos em subclasses), existe um suporte limitado a identificadores privados em classes, chamado name mangling, desfiguração de nomes. Qualquer identificador no formato __spam (pelo menos dois sublinhados no início, e no máximo um sublinhado no final) é textualmente substituído por _classname__spam, onde classname é o nome da classe atual com sublinhado(s) iniciais omitidos. Essa desfiguração independe da posição sintática do identificador, desde que ele apareça dentro da definição de uma classe.

A desfiguração de nomes é útil para que subclasses possam sobrescrever métodos sem quebrar invocações de métodos dentro de outra classe. Por exemplo:

class Mapping:
    def __init__(self, iterable):
        self.items_list = []
        self.__update(iterable)

    def update(self, iterable):
        for item in iterable:
            self.items_list.append(item)

    __update = update   # private copy of original update() method

class MappingSubclass(Mapping):

    def update(self, keys, values):
        # provides new signature for update()
        # but does not break __init__()
        for item in zip(keys, values):
            self.items_list.append(item)

O exemplo acima deve funcionar mesmo se MappingSubclass introduzisse um identificador __update uma vez que é substituído por _Mapping__update na classe Mapping e _MappingSubclass__update na classe MappingSubclass, respectivamente.

Note que as regras de desfiguração de nomes foram projetadas para evitar acidentes; ainda é possível acessar ou modificar uma variável que é considerada privada. Isso pode ser útil em certas circunstâncias especiais, como depuração de código.

Notice that code passed to exec, eval() or execfile() does not consider the classname of the invoking class to be the current class; this is similar to the effect of the global statement, the effect of which is likewise restricted to code that is byte-compiled together. The same restriction applies to getattr(), setattr() and delattr(), as well as when referencing __dict__ directly.

9.7. Curiosidades e conclusões

Às vezes, é útil ter um tipo semelhante ao “record” de Pascal ou ao “struct” de C, para agrupar alguns itens de dados. Uma definição de classe vazia funciona bem para este fim:

class Employee:
    pass

john = Employee()  # Create an empty employee record

# Fill the fields of the record
john.name = 'John Doe'
john.dept = 'computer lab'
john.salary = 1000

Um trecho de código Python que espera um tipo de dado abstrato em particular, pode receber, ao invés disso, uma classe que imita os métodos que aquele tipo suporta. Por exemplo, se você tem uma função que formata dados obtidos de um objeto do tipo “arquivo”, pode definir, e passar como argumento, uma classe com métodos read() e readline() que obtém os dados de um “buffer de caracteres”.

Instance method objects have attributes, too: m.im_self is the instance object with the method m(), and m.im_func is the function object corresponding to the method.

9.8. Exceptions Are Classes Too

User-defined exceptions are identified by classes as well. Using this mechanism it is possible to create extensible hierarchies of exceptions.

There are two new valid (semantic) forms for the raise statement:

raise Class, instance

raise instance

In the first form, instance must be an instance of Class or of a class derived from it. The second form is a shorthand for:

raise instance.__class__, instance

A class in an except clause is compatible with an exception if it is the same class or a base class thereof (but not the other way around — an except clause listing a derived class is not compatible with a base class). For example, the following code will print B, C, D in that order:

class B:
    pass
class C(B):
    pass
class D(C):
    pass

for c in [B, C, D]:
    try:
        raise c()
    except D:
        print "D"
    except C:
        print "C"
    except B:
        print "B"

Note that if the except clauses were reversed (with except B first), it would have printed B, B, B — the first matching except clause is triggered.

When an error message is printed for an unhandled exception, the exception’s class name is printed, then a colon and a space, and finally the instance converted to a string using the built-in function str().

9.9. Iteradores

Você já deve ter notado que pode usar laços for com a maioria das coleções em Python:

for element in [1, 2, 3]:
    print element
for element in (1, 2, 3):
    print element
for key in {'one':1, 'two':2}:
    print key
for char in "123":
    print char
for line in open("myfile.txt"):
    print line,

This style of access is clear, concise, and convenient. The use of iterators pervades and unifies Python. Behind the scenes, the for statement calls iter() on the container object. The function returns an iterator object that defines the method next() which accesses elements in the container one at a time. When there are no more elements, next() raises a StopIteration exception which tells the for loop to terminate. This example shows how it all works:

>>> s = 'abc'
>>> it = iter(s)
>>> it
<iterator object at 0x00A1DB50>
>>> it.next()
'a'
>>> it.next()
'b'
>>> it.next()
'c'
>>> it.next()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
    it.next()
StopIteration

Having seen the mechanics behind the iterator protocol, it is easy to add iterator behavior to your classes. Define an __iter__() method which returns an object with a next() method. If the class defines next(), then __iter__() can just return self:

class Reverse:
    """Iterator for looping over a sequence backwards."""
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.index = len(data)

    def __iter__(self):
        return self

    def next(self):
        if self.index == 0:
            raise StopIteration
        self.index = self.index - 1
        return self.data[self.index]

>>> rev = Reverse('spam')
>>> iter(rev)
<__main__.Reverse object at 0x00A1DB50>
>>> for char in rev:
...     print char
...
m
a
p
s

9.10. Geradores

Generators – geradores – são uma ferramenta simples e poderosa para criar iteradores. São escritos como funções normais mas usam a instrução yield quando retornam dados. Cada vez que next() é chamado, o gerador volta ao ponto onde parou (lembrando todos os valores de dados e qual instrução foi executada pela última vez). Um exemplo mostra como geradores podem ser trivialmente fáceis de criar:

def reverse(data):
    for index in range(len(data)-1, -1, -1):
        yield data[index]

>>> for char in reverse('golf'):
...     print char
...
f
l
o
g

Anything that can be done with generators can also be done with class-based iterators as described in the previous section. What makes generators so compact is that the __iter__() and next() methods are created automatically.

Outro ponto chave é que as variáveis locais e o estado da execução são preservados automaticamente entre as chamadas. Isto torna a função mais fácil de escrever e muito mais clara do que uma implementação usando variáveis de instância como self.index e self.data.

Além disso, quando geradores terminam, eles levantam StopIteration automaticamente. Combinados, todos estes aspectos tornam a criação de iteradores tão fácil quanto escrever uma função normal.

9.11. Expressões geradoras

Alguns geradores simples podem ser codificados, de forma sucinta, como expressões, usando uma sintaxe semelhante a compreensões de lista, mas com parênteses em vez de colchetes. Essas expressões são projetadas para situações em que o gerador é usado imediatamente, pela função que o engloba. As expressões geradoras são mais compactas, mas menos versáteis do que as definições completas do gerador, e tendem a usar menos memória do que as compreensões de lista equivalentes.

Exemplos:

>>> sum(i*i for i in range(10))                 # sum of squares
285

>>> xvec = [10, 20, 30]
>>> yvec = [7, 5, 3]
>>> sum(x*y for x,y in zip(xvec, yvec))         # dot product
260

>>> from math import pi, sin
>>> sine_table = dict((x, sin(x*pi/180)) for x in range(0, 91))

>>> unique_words = set(word  for line in page  for word in line.split())

>>> valedictorian = max((student.gpa, student.name) for student in graduates)

>>> data = 'golf'
>>> list(data[i] for i in range(len(data)-1,-1,-1))
['f', 'l', 'o', 'g']

Notas de rodapé

1

Exceto por uma coisa. Os objetos módulo têm um atributo secreto e somente para leitura chamado __dict__ que retorna o dicionário usado para implementar o espaço de nomes do módulo; o nome __dict__ é um atributo, mas não um nome global. Obviamente, usar isso viola a abstração da implementação do espaço de nomes, e deve ser restrito a coisas como depuradores post-mortem.