Python 里最具代表性的符號(hào)居然如此強(qiáng)大

要說 Python 里使用頻率最高的符號(hào)，我想下劃線應(yīng)該排第一吧？

在不同場(chǎng)合下，下劃線有不同含義：比如_var表示內(nèi)部變量；__var表示私有屬性；__var__表示魔術(shù)方法；這些含義有的是程序員群體的約定，如_var；有的是 Python 解釋器規(guī)定的形式，如__var。

本文總結(jié) Python 語(yǔ)言編程中常用下劃線的地方，力圖一次搞懂_用法。目前常見的用法有五種：

_用于臨時(shí)變量

var_用于解決命名沖突問題

_var用于保護(hù)變量

__var用于私有變量

__var__用于魔術(shù)方法

下面我們具體看看這些下劃線應(yīng)用場(chǎng)景。

一、_用于臨時(shí)變量

單下劃線一般用于表示臨時(shí)變量，在 REPL、for 循環(huán)和元組拆包等場(chǎng)景中比較常見。

1.1 REPL單下劃線在 REPL 中關(guān)聯(lián)的是上一次計(jì)算的非 None 結(jié)果。

》》》 1+1

2

》》》 _

2

》》》 a=2+2

》》》 _

2

1+1，結(jié)果為 2，賦值給_；而賦值表達(dá)式a=2+2a 為 4，但整個(gè)表達(dá)式結(jié)果為None，故不會(huì)關(guān)聯(lián)到_。這有點(diǎn)類似日常大家使用的計(jì)算器中的ANS按鍵，直接保存了上次的計(jì)算結(jié)果。

1.2 for循環(huán)中的_for 循環(huán)中_作為臨時(shí)變量用。下劃線來(lái)指代沒什么意義的變量。例如在如下函數(shù)中，當(dāng)我們只關(guān)心函數(shù)執(zhí)行次數(shù)，而不關(guān)心具體次序的情況下，可以使用_作為參數(shù)。

nums = 13

for _ in range（nums）：

fun_oper（）

1.3 元組拆包中的_第三個(gè)用法是元組拆包，賦值的時(shí)候可以用_來(lái)表示略過的內(nèi)容。如下代碼忽略北京市人口數(shù)，只取得名字和區(qū)號(hào)。

》》》 city，_，code = （‘Beijing’，21536000，‘010’）

》》》 print（city，code）

Beijing 010

如果需要略過的內(nèi)容多于一個(gè)的話，可以使用*開頭的參數(shù)，表示忽略多個(gè)內(nèi)容。如下代碼忽略面積和人口數(shù)，只取得名字和區(qū)號(hào)

city，*_，code = （‘Beijing’，21536000，16410.54，‘010’）

1.4 國(guó)際化函數(shù)在一些國(guó)際化編程中，_常用來(lái)表示翻譯函數(shù)名。例如 gettext 包使用時(shí)：

import gettext

zh = gettext.tranlation（‘dict’，‘locale’，languages=［‘zh_CN’］）

zh.install（）

_（‘hello world’）

依據(jù)設(shè)定的字典文件，其返回相應(yīng)的漢字“你好世界”。

1.5 大數(shù)字表示形式_也可用于數(shù)字的分割，這在數(shù)字比較長(zhǎng)的時(shí)候常用。

》》》 a = 9_999_999_999

》》》 a

9999999999

a 的值自動(dòng)忽略了下劃線。這樣用_分割數(shù)字，有利于便捷讀取比較大的數(shù)。

二、var_用于解決命名沖突問題

變量后面加一個(gè)下劃線。主要用于解決命名沖突問題，元編程中遇時(shí) Python 保留的關(guān)鍵字時(shí)，需要臨時(shí)創(chuàng)建一個(gè)變量的副本時(shí)，都可以使用這種機(jī)制。

def type_obj_class（name，class_）：

pass

def tag（name，*content，class_）：

pass

以上代碼中出現(xiàn)的class是 Python 的保留關(guān)鍵字，直接使用會(huì)報(bào)錯(cuò)，使用下劃線后綴的方式解決了這個(gè)問題。

三、_var用于保護(hù)變量

前面一個(gè)下劃線，后面加上變量，這是僅供內(nèi)部使用的“保護(hù)變量”。比如函數(shù)、方法或者屬性。

這種保護(hù)不是強(qiáng)制規(guī)定，而是一種程序員的約定，解釋器不做訪問控制。一般來(lái)講這些屬性都作為實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)而不需要調(diào)用者關(guān)心，隨時(shí)都可能改變，我們編程時(shí)雖然能訪問，但是不建議訪問。

這種屬性，只有在導(dǎo)入時(shí)，才能發(fā)揮保護(hù)作用。而且必須是from XXX import *這種導(dǎo)入形式才能發(fā)揮保護(hù)作用。

使用from XXX import *是一種通配導(dǎo)入（wildcard import），這是 Python 社區(qū)不推薦的方式，因?yàn)槟愀靖悴磺迥愕降讓?dǎo)入了什么屬性、方法，很可能搞亂你自己的命名空間。PEP8推薦的導(dǎo)入方式是from XXX import aVar ， b_func ， c_func這種形式。

比如在下例汽車庫(kù)函數(shù) tools.py 里定義的“保護(hù)屬性”：發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)和輪胎型號(hào)，這屬于實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，沒必要暴露給用戶。當(dāng)我們使用 from tools import * 語(yǔ)句調(diào)用時(shí)，其實(shí)際并沒有導(dǎo)入所有_開頭的屬性，只導(dǎo)入了普通 drive 方法。

_moto_type = ‘L15b2’

_wheel_type = ‘michelin’

def drive（）：

_start_engine（）

_drive_wheel（）

def _start_engine（）：

print（‘start engine %s’%_moto_type）

def _drive_wheel（）：

print（‘drive wheel %s’%_wheel_type）

查看命令空間print（vars（））可見，只有 drive 函數(shù)被導(dǎo)入進(jìn)來(lái)，其他下劃線開頭的“私有屬性”都沒有導(dǎo)入進(jìn)來(lái)。

{‘__name__’： ‘__main__’， ‘__doc__’： None， ‘__package__’： None， ‘__loader__’： 《_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x005CF868》， ‘__spec__’： None， ‘__annotations__’：{}， ‘__builtins__’： 《module ‘builtins’ （built-in）》， ‘__file__’： ‘。\xiahuaxian.py’， ‘__cached__’： None， ‘walk’： 《function walk at 0x01DA8C40》， ‘root’： ‘。\__pycache__’， ‘_’： ［21536000， 16410.54］， ‘dirs’： ［‘tools.cpython-38.pyc’］， ‘city’： ‘Beijing’， ‘code’： ‘010’， ‘drive’： 《function drive at 0x01DBC4A8》}

3.1 突破保護(hù)屬性之所以說是“保護(hù)”并不是“私有”，是因?yàn)?Python 沒有提供解釋器機(jī)制來(lái)控制訪問權(quán)限。我們依然可以訪問這些屬性：

import tools

tools._moto_type = ‘EA211’

tools.drive（）

以上代碼，以越過“保護(hù)屬性”。此外，還有兩種方法能突破這個(gè)限制，一種是將“私有屬性”添加到 tool.py 文件的 __all__ 列表里，使from tools import *也導(dǎo)入這些本該隱藏的屬性。

__all__ = ［‘drive’，‘_moto_type’，‘_wheel_type’］

另一種是導(dǎo)入時(shí)指定“受保護(hù)屬性”名。

from tools import drive，_start_engine

_start_engine（）

甚至是，使用import tools也可以輕易突破保護(hù)限制。所以可見，“保護(hù)屬性”是一種簡(jiǎn)單的隱藏機(jī)制，只有在from tools import *時(shí)，由解釋器提供簡(jiǎn)單的保護(hù)，但是可以輕易突破。這種保護(hù)更多地依賴程序員的共識(shí)：不訪問、修改“保護(hù)屬性”。除此之外，有沒有更安全的保護(hù)機(jī)制呢？有，就是下一部分討論的私有變量。

四、__var用于私有變量

私有屬性解決的之前的保護(hù)屬性保護(hù)力度不夠的問題。變量前面加上兩個(gè)下劃線，類里面作為屬性名和方法都可以。兩個(gè)下劃線屬性由 Python 的改寫機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這個(gè)屬性的保護(hù)。

看下面汽車?yán)又校?a target="_blank">品牌為普通屬性，發(fā)動(dòng)機(jī)為“保護(hù)屬性”，車輪品牌為“私有屬性”。

class Car：

def __init__（self）：

self.brand = ‘Honda’

self._moto_type = ‘L15B2’

self.__wheel_type = ‘michelin’

def drive（self）：

print（‘Start the engine %s，drive the wheel %s，I get a running %s car’%

（self._moto_type，

self.__wheel_type，

self.brand））

我們用var（car1）查看下具體屬性值，

［‘_Car__wheel_type’， ‘__class__’， ‘__delattr__’， ‘__dict__’， ‘__dir__’， ‘__doc__’， ‘__eq__’， ‘__format__’， ‘__ge__’， ‘__getattribute__’， ‘__gt__’， ‘__hash__’， ‘__init__’， ‘__init_subclass__’， ‘__le__’， ‘__lt__’， ‘__module__’， ‘__ne__’， ‘__new__’， ‘__reduce__’， ‘__reduce_ex__’， ‘__repr__’， ‘__setattr__’， ‘__sizeof__’， ‘__str__’， ‘__subclasshook__’， ‘__weakref__’， ‘_moto_type’， ‘brand’， ‘drive’］

可見，實(shí)例化 car1 中，普通屬性 self.brand 和保護(hù)屬性 self._moto_type 都得以保存，兩個(gè)下劃線的私有屬性 __wheel_type 沒有了。取而代之的是_Car_wheel_type這個(gè)屬性。這就是改寫機(jī)制（Name mangling）。兩個(gè)下劃線的屬性，被改寫成帶有類名前綴的變量，這樣子類很難明明一個(gè)和如此復(fù)雜名字重名的屬性。保證了屬性不被重載，保證了其的私有性。

4.1 突破私有屬性這里“私有變量”的實(shí)現(xiàn)，是從解釋器層面給與的改寫，保護(hù)了私有變量。但是這個(gè)機(jī)制并非絕對(duì)安全，因?yàn)槲覀円廊豢梢酝ㄟ^ obj._ClasssName__private 來(lái)訪問 __private 私有屬性。

car1.brand = ‘Toyota’

car1._moto_type = ‘6AR-FSE’

car1._Car__wheel_type = ‘BRIDGESTONE’

car1.drive（）

結(jié)果

Start the engine 6AR-FSE，

drive the wheel BRIDGESTONE，

I get a running Toyota car

可見，對(duì)改寫機(jī)制改寫的私有變量，雖然保護(hù)性加強(qiáng)了，但依然可以訪問并修改。只是這種修改，只是一種雜耍般的操作，并不可取。

五、__var__用于魔術(shù)方法

變量前面兩個(gè)下劃線，后面兩個(gè)下劃線。這是 Python 當(dāng)中的魔術(shù)方法，一般是給系統(tǒng)程序調(diào)用的。例如上例中的 __init__ 就是類的初始化魔術(shù)方法，還有支持 len 函數(shù)的 __len__ 方法，支持上下文管理器協(xié)議的 __enter__ 和 __exit__ 方法，支持迭代器協(xié)議的 __iter__ 方法，支持格式化顯示的 __repr__ 和 __str__ 方法等等。這里我們?yōu)樯侠?Car 類添加魔術(shù)方法 __repr__ 來(lái)支持格式化顯示。

def __repr__（self）：

return ‘***Car %s:with %s Engine，%sWheel***’%

（self.brand，self._moto_type，self.__wheel_type）

未添加__repr__魔術(shù)方法之前，print（car1）結(jié)果為《__main__.Car object at 0x0047F7F0》，這個(gè)結(jié)果讓人看的一頭霧水，增加 repr 魔術(shù)方法之后，顯示結(jié)果為***Car Toyota:with 6AR-FSE Engine，BRIDGESTONE Wheel***清晰明了，利于調(diào)試。這就是魔術(shù)方法的功效：支持系統(tǒng)調(diào)用，改進(jìn)用戶類表現(xiàn)，增加協(xié)議支持，使用戶類表現(xiàn)得更像系統(tǒng)類。

5.1 Python魔術(shù)方法分類以下所有魔術(shù)方法均需要在前后加上__，這里省略了這些雙下劃線。

一元運(yùn)算符 neg pos abs invert

轉(zhuǎn)換 complex int float round inex

算術(shù)運(yùn)算 add sub mul truediv floordiv mod divmod pow lshift rshift and xor or

算術(shù)運(yùn)算除 and 之外，前面再加上 r，表示反運(yùn)算。除 dimod 外，前面加上 i，表示就地運(yùn)算。

比較 lt le eq ne gt ge

類屬性 getattr getattribute setattr delattr dir get set delete

格式化 bytes hash bool format

類相關(guān) init del new

列表 getitem

迭代器 iter next

上下文管理器 enter exit

六、總結(jié)

總之，下劃線在 Python 當(dāng)中應(yīng)用還是很廣泛的，甚至可以說 Python 對(duì)下劃線有所偏愛?？梢钥吹?_常用于臨時(shí)變量，在 REPL，for 循環(huán)，元組拆包和國(guó)際化中得到了廣泛應(yīng)用。var_用于解決命名沖突問題，使用時(shí)比較簡(jiǎn)單易懂的。

_var對(duì)變量的保護(hù)，只是一種脆弱的保護(hù)，更多依靠程序員的約定。__var用于私有變量，借助改寫機(jī)制支持，已經(jīng)支持了私有變量，但是仍然存在漏洞。對(duì)__var__用于魔術(shù)方法，進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，魔術(shù)方法較多，但是理解并不復(fù)雜。希望以后可以進(jìn)一步介紹這些魔術(shù)方法。

編輯：jq