Python:描述符协议

描述符协议（Descriptor Protocol）是 Python 属性访问机制中的一项核心规则。它规定了解释器在处理 obj.attr 等属性相关语法时，若在类属性层发现满足条件的对象，应如何将属性行为解释为对其协议方法的调用。

理解描述符协议，有助于从解释器视角把握 Python 属性访问机制的整体设计逻辑，而不是将其误解为某种“特殊对象”或“语法技巧”。

一、什么是描述符协议

1、为什么称为“描述符”

“描述符”（descriptor）这一名称，并不是指“描述属性值的对象”。更贴近的理解是：在属性相关语法中，解释器将属性行为的解释交由某个对象的协议方法处理，该对象因此承担描述属性行为的语义角色。

描述符关注的不是属性值，而是属性行为的解释规则。

2、描述符协议的方法构成

描述符协议关注以下三个约定方法在类型层是否存在，并在特定语法语境与解析阶段中决定是否调用它们：

__get__(self, instance, owner)__set__(self, instance, value)__delete__(self, instance)

这些方法本身只是普通函数对象，定义在类中，存放于类对象的命名空间里。

它们并不会因为名字特殊而自动生效，其语义是否成立，完全取决于解释器在属性解析过程中是否选择进入相应的处理分支。

二、协议触发的必要条件

描述符协议并不会在任意情况下被考虑，它的触发受到代码的语法结构与位置条件的共同约束。

1、语法触发

解释器仅在以下属性相关语法语境下，才会按照描述符协议的规则进行判定与分派：

• 属性访问：obj.attr

• 属性设置：obj.attr = value

• 属性删除：del obj.attr

在这些语法语境中，解释器并不会直接对实例字典进行操作，而是首先进入属性解析流程。

2、位置约束

在属性解析过程中，描述符协议的成立判定发生在对象的类型层级（类或元类）中。

示例：同一个对象在不同位置的行为差异

class D:    def __get__(self, instance, owner):        return 42

（1）在类属性位置

class A:    x = D()    # D() 在类属性位置a = A()print(a.x)     # 42

说明：

（1）解释器首先确认 a.x 是一次属性访问语法。

（2）在类属性查找阶段检查 A.__dict__['x']

（3）判断该对象的类型是否实现了 __get__

（4）判定成立后，调用：

A.__dict__['x'].__get__(a, A)

（2）在实例属性位置

class B:    passb = B()b.x = D()       # D() 仅存于实例字典print(b.x)      # <__main__.D object at ...>

说明：

当一个对象仅存在于实例字典中时，解释器不会在协议判定阶段考虑它，描述符协议自然不成立。

三、属性访问的统一解析路径（描述符介入位置）

在不重写 __getattribute__ 的前提下，属性访问 obj.attr 的解析过程可以抽象为以下顺序：

该顺序是对 CPython 默认属性解析流程的抽象描述，用于说明描述符优先级关系；实际实现中，该流程统一由 __getattribute__ 驱动。

四、数据描述符与非数据描述符

描述符协议不仅决定是否介入属性解析，还决定介入时的优先级形态。这一差异并不是对象分类，而是解析规则中的优先级分化：

• 数据描述符：其类型实现了 __set__ 或 __delete__

• 非数据描述符：仅实现了 __get__

1、非数据描述符：可被实例属性遮蔽

示例：

class D:    def __get__(self, instance, owner):        return "from descriptor"class A:    x = D()a = A()print(a.x)          # from descriptora.x = "instance value"print(a.x)          # instance value

说明：

（1）解释器确认 a.x 是一次属性访问语法。

（2）在类属性中找到 A.__dict__['x']，其类型（D 类）实现了 __get__。但该类型未实现 __set__，属于非数据描述符语义。

（3）描述符语义判定成立后，调用：

A.__dict__['x'].__get__(a, A)

输出返回结果。

（4）接着，解释器确认 a.x = "instance value" 是一次属性设置语法。

（5）在类属性中检查 A.__dict__['x']，同样发现该位置上的对象仅具备非数据描述符语义。

（6）由于实例属性在属性解析顺序中优先于非数据描述符，此处的 a.x 被解释为实例的一个新属性，从而遮蔽了原有的非数据描述符语义。

（7）按解析顺序，实例字典优先，直接返回：

a.__dict__['x']

这表明，实例字典中的同名属性不参与“是否属于描述符”的判定阶段，但可能在后续的解析优先级中覆盖非数据描述符的结果。

另外，在类体中定义的函数，本质上也是类对象的属性。由于 function 类型默认提供了 __get__ 方法，经由实例属性访问时，触发描述符协议分支（非数据描述符），都可能返回一个绑定方法对象。

示例：

class A:    def f(self):        return "method"a = A()print(a.f)     # <bound method A.f of <__main__.A object at ...>>print(a.f())   # method

2、数据描述符语义：优先于实例属性

示例：

class D:    def __get__(self, instance, owner):        return instance._x    def __set__(self, instance, value):        instance._x = valueclass A:    x = D()a = A()a.x = 10print(a.x)          # 10a.__dict__['x'] = 99print(a.x)          # 10

说明：

（1）解释器确认 a.x 是一次属性访问语法。

（2）在类属性中检查 A.__dict__['x']，发现其类型实现了 __set__（数据描述符语义成立）

（3）数据描述符在解析顺序中优先，执行：

A.__dict__['x'].__get__(a, A)

数据描述符之所以是“强约束”，完全来自解析顺序规则。

五、@property 与描述符协议的关系