PyTips 0x17-Python 中的枚举类型

yedf 发布于2019-07-25 10:17 / 1421人阅读

摘要：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 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)

0
2

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 : 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 Class 和 Metaclass 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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