使用冻结的数据类

对于Python 3.7+，你可以使用带frozen=True选项的数据类，这是一种非常Python化和可维护的方式来做你想做的事情。

它看起来是这样的:

from dataclasses import dataclass

@dataclass(frozen=True)
class Immutable:
    a: Any
    b: Any

由于数据类的字段需要类型提示，所以我使用了typing模块中的Any。

不使用命名元组的原因

在Python 3.7之前，经常可以看到命名元组被用作不可变对象。它在很多方面都很棘手，其中之一是命名元组之间的__eq__方法不考虑对象的类。例如:

from collections import namedtuple

ImmutableTuple = namedtuple("ImmutableTuple", ["a", "b"])
ImmutableTuple2 = namedtuple("ImmutableTuple2", ["a", "c"])

obj1 = ImmutableTuple(a=1, b=2)
obj2 = ImmutableTuple2(a=1, c=2)

obj1 == obj2  # will be True

如你所见，即使obj1和obj2的类型不同，即使它们的字段名称不同，obj1 == obj2仍然给出True。这是因为使用的__eq__方法是元组的方法，它只比较给定位置的字段的值。这可能是一个巨大的错误来源，特别是如果您是子类化这些类。

我使用了与Alex相同的想法:一个元类和一个“init marker”，但结合重写__setattr__:

>>> from abc import ABCMeta
>>> _INIT_MARKER = '_@_in_init_@_'
>>> class _ImmutableMeta(ABCMeta):
... 
...     """Meta class to construct Immutable."""
... 
...     def __call__(cls, *args, **kwds):
...         obj = cls.__new__(cls, *args, **kwds)
...         object.__setattr__(obj, _INIT_MARKER, True)
...         cls.__init__(obj, *args, **kwds)
...         object.__delattr__(obj, _INIT_MARKER)
...         return obj
...
>>> def _setattr(self, name, value):
...     if hasattr(self, _INIT_MARKER):
...         object.__setattr__(self, name, value)
...     else:
...         raise AttributeError("Instance of '%s' is immutable."
...                              % self.__class__.__name__)
...
>>> def _delattr(self, name):
...     raise AttributeError("Instance of '%s' is immutable."
...                          % self.__class__.__name__)
...
>>> _im_dict = {
...     '__doc__': "Mix-in class for immutable objects.",
...     '__copy__': lambda self: self,   # self is immutable, so just return it
...     '__setattr__': _setattr,
...     '__delattr__': _delattr}
...
>>> Immutable = _ImmutableMeta('Immutable', (), _im_dict)

注意:我直接调用元类，以使它在Python 2中都能工作。X和3.x。

>>> class T1(Immutable):
... 
...     def __init__(self, x=1, y=2):
...         self.x = x
...         self.y = y
...
>>> t1 = T1(y=8)
>>> t1.x, t1.y
(1, 8)
>>> t1.x = 7
AttributeError: Instance of 'T1' is immutable.

它也适用于插槽…:

>>> class T2(Immutable):
... 
...     __slots__ = 's1', 's2'
... 
...     def __init__(self, s1, s2):
...         self.s1 = s1
...         self.s2 = s2
...
>>> t2 = T2('abc', 'xyz')
>>> t2.s1, t2.s2
('abc', 'xyz')
>>> t2.s1 += 'd'
AttributeError: Instance of 'T2' is immutable.

．.． 和多重继承:

>>> class T3(T1, T2):
... 
...     def __init__(self, x, y, s1, s2):
...         T1.__init__(self, x, y)
...         T2.__init__(self, s1, s2)
...
>>> t3 = T3(12, 4, 'a', 'b')
>>> t3.x, t3.y, t3.s1, t3.s2
(12, 4, 'a', 'b')
>>> t3.y -= 3
AttributeError: Instance of 'T3' is immutable.

但是请注意，可变属性仍然是可变的:

>>> t3 = T3(12, [4, 7], 'a', 'b')
>>> t3.y.append(5)
>>> t3.y
[4, 7, 5]

我不认为这是完全可能的，除非使用一个元组或namedtuple。无论如何，如果你重写了__setattr__()，用户总是可以通过直接调用object.__setattr__()来绕过它。任何依赖__setattr__的解决方案都保证不起作用。

以下是不使用某种元组可以得到的最接近的结果:

class Immutable:
    __slots__ = ['a', 'b']
    def __init__(self, a, b):
        object.__setattr__(self, 'a', a)
        object.__setattr__(self, 'b', b)
    def __setattr__(self, *ignored):
        raise NotImplementedError
    __delattr__ = __setattr__

但如果你足够努力，它就会破裂:

>>> t = Immutable(1, 2)
>>> t.a
1
>>> object.__setattr__(t, 'a', 2)
>>> t.a
2

但Sven对namedtuple的使用确实是不可变的。

更新

由于这个问题已经更新为询问如何在C中正确地做这件事，下面是我关于如何在Cython中正确地做这件事的答案:

第一个immutable.pyx:

cdef class Immutable:
    cdef object _a, _b

    def __init__(self, a, b):
        self._a = a
        self._b = b

    property a:
        def __get__(self):
            return self._a

    property b:
        def __get__(self):
            return self._b

    def __repr__(self):
        return "<Immutable {0}, {1}>".format(self.a, self.b)

和一个setup.py来编译它(使用命令setup.py build_ext——inplace:

from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
from Cython.Distutils import build_ext

ext_modules = [Extension("immutable", ["immutable.pyx"])]

setup(
  name = 'Immutable object',
  cmdclass = {'build_ext': build_ext},
  ext_modules = ext_modules
)

然后试试吧:

>>> from immutable import Immutable
>>> p = Immutable(2, 3)
>>> p
<Immutable 2, 3>
>>> p.a = 1
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: attribute 'a' of 'immutable.Immutable' objects is not writable
>>> object.__setattr__(p, 'a', 1)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: attribute 'a' of 'immutable.Immutable' objects is not writable
>>> p.a, p.b
(2, 3)
>>>      

我刚才需要这个，并决定为它做一个Python包。最初的版本现在在PyPI上:

$ pip install immutable

使用方法:

>>> from immutable import ImmutableFactory
>>> MyImmutable = ImmutableFactory.create(prop1=1, prop2=2, prop3=3)
>>> MyImmutable.prop1
1

完整的文档在这里:https://github.com/theengineear/immutable

希望它有帮助，它包装了一个namedtuple，但使实例化更简单。

你可以创建一个@immutable装饰器，它覆盖__setattr__并将__slots__更改为一个空列表，然后用它装饰__init__方法。

编辑:正如OP所指出的，改变__slots__属性只会阻止新属性的创建，而不会阻止修改。

Edit2:下面是一个实现:

Edit3:使用__slots__会破坏这段代码，因为if会停止对象__dict__的创建。我正在寻找替代方案。

Edit4:嗯，就是这样。这是一个很粗鄙的问题，但可以作为练习:-)

class immutable(object):
    def __init__(self, immutable_params):
        self.immutable_params = immutable_params

    def __call__(self, new):
        params = self.immutable_params

        def __set_if_unset__(self, name, value):
            if name in self.__dict__:
                raise Exception("Attribute %s has already been set" % name)

            if not name in params:
                raise Exception("Cannot create atribute %s" % name)

            self.__dict__[name] = value;

        def __new__(cls, *args, **kws):
            cls.__setattr__ = __set_if_unset__

            return super(cls.__class__, cls).__new__(cls, *args, **kws)

        return __new__

class Point(object):
    @immutable(['x', 'y'])
    def __new__(): pass

    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

p = Point(1, 2) 
p.x = 3 # Exception: Attribute x has already been set
p.z = 4 # Exception: Cannot create atribute z

您可以覆盖setattr，仍然使用init来设置变量。你可以使用超类setattr。这是代码。

class Immutable:
    __slots__ = ('a','b')
    def __init__(self, a , b):
        super().__setattr__('a',a)
        super().__setattr__('b',b)

    def __str__(self):
        return "".format(self.a, self.b)

    def __setattr__(self, *ignored):
        raise NotImplementedError

    def __delattr__(self, *ignored):
        raise NotImplementedError