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PyTips 0x17-Python 中的枚举类型

Python 中的枚举类型

枚举类型可以看作是一种标签或是一系列常量的集合,通常用于表示某些特定的有限集合,例如星期、月份、状态等。Python 的原生类型(Built-in types)里并没有专门的枚举类型,但是我们可以通过很多方法来实现它,例如字典、类等:

WEEKDAY = {     'MON': 1,     'TUS': 2,     'WEN': 3,     'THU': 4,     'FRI': 5 } class Color:     RED   = 0     GREEN = 1     BLUE  = 2

上面两种方法可以看做是简单的枚举类型的实现,如果只在局部范围内用到了这样的枚举变量是没有问题的,但问题在于它们都是可变的(mutable),也就是说可以在其它地方被修改从而影响其正常使用:

WEEKDAY['MON'] = WEEKDAY['FRI'] print(WEEKDAY)
{'FRI': 5, 'TUS': 2, 'MON': 5, 'WEN': 3, 'THU': 4} 

通过类定义的枚举甚至可以实例化,变得不伦不类:

c = Color() print(c.RED) Color.RED = 2 print(c.RED)

当然也可以使用不可变类型(immutable),例如元组,但是这样就失去了枚举类型的本意,将标签退化为无意义的变量:

COLOR = ('R', 'G', 'B') print(COLOR[0], COLOR[1], COLOR[2])
R G B 

为了提供更好的解决方案,Python 通过 PEP 435 在 3.4 版本中添加了 enum 标准库,3.4 之前的版本也可以通过 pip install enum 下载兼容支持的库。 enum 提供了 Enum / IntEnum / unique 三个工具,用法也非常简单,可以通过继承 Enum / IntEnum 定义枚举类型,其中 IntEnum 限定枚举成员必须为(或可以转化为)整数类型,而 unique 方法可以作为修饰器限定枚举成员的值不可重复:

from enum import Enum, IntEnum, unique  try:     @unique     class WEEKDAY(Enum):         MON = 1         TUS = 2         WEN = 3         THU = 4         FRI = 1 except ValueError as e:     print(e)
duplicate values found in <enum 'WEEKDAY'>: FRI -> MON 
try:     class Color(IntEnum):         RED   = 0         GREEN = 1         BLUE  = 'b' except ValueError as e:     print(e)
invalid literal for int() with base 10: 'b' 

更有趣的是 Enum 的成员均为单例(Singleton),并且不可实例化,不可更改:

class Color(Enum):     R = 0     G = 1     B = 2
try:     Color.R = 2 except AttributeError as e:     print(e)
Cannot reassign members. 

虽然不可实例化,但可以将枚举成员赋值给变量:

red = Color(0) green = Color(1) blue = Color(2) print(red, green, blue)
Color.R Color.G Color.B 

也可以进行比较判断:

print(red is Color.R) print(red == Color.R) print(red is blue) print(green != Color.B) print(red == 0) # 不等于任何非本枚举类的值
True True False True False 

最后一点,由于枚举成员本身也是枚举类型,因此也可以通过枚举成员找到其它成员:

print(red.B) print(red.B.G.R)
Color.B Color.R 

但是要谨慎使用这一特性,因为可能与成员原有的命名空间中的名称相冲突:

print(red.name, ':', red.value)  class Attr(Enum):     name  = 'NAME'     value = 'VALUE' print(Attr.name.value, Attr.value.name)
R : 0 NAME value 

总结

enum 模块的用法很简单,功能也很明确,但是其实现方式却非常值得学习。如果你想更深入了解更多 Python 中关于 ClassMetaclass 的黑魔法,又不知道如何入手,那么不妨阅读一下 enum 的源码,或者关注接下来后面几篇的内容!

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