配套专栏：Python 全栈修炼之路 第 15 篇《描述符与属性访问控制》
难度分布：⭐ → ⭐⭐ → ⭐⭐ → ⭐⭐⭐ → ⭐⭐⭐ → ⭐⭐⭐⭐
核心覆盖：
__get__/__set__/__delete__、数据/非数据描述符、属性查找优先级、property本质、弱引用存储、ORM 实战
前言
描述符是 Python 属性访问机制的底层核心，也是property、classmethod、staticmethod以及 Django/SQLAlchemy ORM 的实现基础。本练习精选 6 道编程题，从基础描述符到完整 ORM，层层递进，帮你彻底掌握描述符的精髓。
题目一：基础描述符——类型检查与范围限制 ⭐
📌 题目描述
实现两个基础描述符：类型检查描述符和范围限制描述符：
classPerson:name=Typed("name",str)age=Typed("age",int)score=Range("score",0,100)p=Person()p.name="Alice"p.age=25p.score=85print(f"{p.name},{p.age}岁, 分数{p.score}")# Alice, 25岁, 分数85p.age="25"# TypeError: 'age' 必须是 int 类型，而不是 strp.score=101# ValueError: 'score' 必须在 [0, 100] 范围内💡 编程思路
这道题考察描述符协议基础：__get__、__set__和__delete__。
Typed：在__set__中用isinstance()检查类型，用id(obj)作为 key 在字典中存储每个实例的值，避免所有实例共享同一值。Range：在__set__中检查数值是否在[min, max]范围内。obj is None：在__get__中处理通过类访问的情况（返回描述符自身）。
🖥️ 参考代码
classTyped:"""类型检查描述符。"""def__init__(self,name:str,expected_type:type):self.name=name self.expected_type=expected_type self._data:dict[int,any]={}def__get__(self,obj,objtype=None):ifobjisNone:returnselfreturnself._data.get(id(obj))def__set__(self,obj,value):ifnotisinstance(value,self.expected_type):raiseTypeError(f"'{self.name}' 必须是{self.expected_type.__name__}类型，"f"而不是{type(value).__name__}")self._data[id(obj)]=valuedef__delete__(self,obj):ifid(obj)inself._data:delself._data[id(obj)]def__repr__(self):returnf"Typed({self.name},{self.expected_type.__name__})"classRange:"""范围限制描述符。"""def__init__(self,name:str,min_value=None,max_value=None):self.name=name self.min_value=min_value self.max_value=max_value self._data:dict[int,any]={}def__get__(self,obj,objtype=None):ifobjisNone:returnselfreturnself._data.get(id(obj))def__set__(self,obj,value):ifself.min_valueisnotNoneandvalue<self.min_value:raiseValueError(f"'{self.name}' 不能小于{self.min_value}")ifself.max_valueisnotNoneandvalue>self.max_value:raiseValueError(f"'{self.name}' 不能大于{self.max_value}")self._data[id(obj)]=valuedef__delete__(self,obj):ifid(obj)inself._data:delself._data[id(obj)]classReadOnly:"""只读描述符（初始化后不可修改）。"""def__init__(self,name:str,value=None):self.name=name self._data:dict[int,any]={}self._initialized:set[int]=set()def__get__(self,obj,objtype=None):ifobjisNone:returnselfreturnself._data.get(id(obj))def__set__(self,obj,value):ifid(obj)inself._initialized:raiseAttributeError(f"'{self.name}' 是只读属性")self._data[id(obj)]=value self._initialized.add(id(obj))classPerson:name=Typed("name",str)age=Typed("age",int)score=Range("score",0,100)id=ReadOnly("id")def__init__(self,name,age,score,id):self.name=name self.age=age self.score=score self.id=iddef__repr__(self):returnf"Person(name='{self.name}', age={self.age}, score={self.score}, id={self.id})"# 测试if__name__=="__main__":print("=== 基础描述符 ===")p=Person("Alice",25,85,1001)print(p)print("\n=== 类型检查 ===")try:p.age="25"exceptTypeErrorase:print(f"类型错误:{e}")print("\n=== 范围限制 ===")try:p.score=101exceptValueErrorase:print(f"范围错误:{e}")print("\n=== 只读属性 ===")try:p.id=2002exceptAttributeErrorase:print(f"只读错误:{e}")print("\n=== 通过类访问 ===")print(f"Person.name:{Person.name}")print(f"Person.age:{Person.age}")print("\n=== 删除属性 ===")delp.scoreprint(f"删除后 score:{p.score}")print("\n所有测试通过 ✓")🔗 关联知识点
| 知识点 | 说明 |
|---|---|
__get__(self, obj, objtype) | 获取属性值 |
__set__(self, obj, value) | 设置属性值 |
__delete__(self, obj) | 删除属性 |
id(obj)字典存储 | 避免实例间共享 |
obj is None | 处理类访问 |
| 数据描述符 | 实现__get__+__set__，优先级最高 |
题目二：数据描述符 vs 非数据描述符 ⭐⭐
📌 题目描述
通过实验验证数据描述符和非数据描述符的优先级差异：
classDataDescriptor:"""数据描述符（__get__ + __set__）"""...classNonDataDescriptor:"""非数据描述符（仅 __get__）"""...classDemo:data_attr=DataDescriptor()non_data_attr=NonDataDescriptor()d=Demo()# 数据描述符：优先级高于实例属性d.data_attr="实例值"# 被描述符拦截print(d.data_attr)# "数据描述符的值"print(d.__dict__)# {}（没有 data_attr）# 非数据描述符：优先级低于实例属性d.non_data_attr="实例值"# 创建实例属性print(d.non_data_attr)# "实例值"（实例属性覆盖了描述符）print(d.__dict__)# {'non_data_attr': '实例值'}💡 编程思路
这道题考察属性查找优先级链：
- 数据描述符（
__get__+__set__）→ 优先级最高，即使实例有同名属性也优先访问描述符。 - 实例属性（
obj.__dict__）→ 优先级次之。 - 非数据描述符（仅
__get__）→ 优先级低于实例属性，实例属性可以覆盖它。 - 通过
object.__setattr__强制创建实例属性，绕过描述符拦截。
🖥️ 参考代码
classDataDescriptor:"""数据描述符：__get__ + __set__"""def__init__(self,name):self.name=name self._data:dict[int,any]={}def__get__(self,obj,objtype=None):ifobjisNone:returnselfprint(f" [DataDescriptor.__get__] 访问{self.name}")returnself._data.get(id(obj),f"数据描述符的默认值")def__set__(self,obj,value):print(f" [DataDescriptor.__set__] 设置{self.name}={value!r}")self._data[id(obj)]=valuedef__delete__(self,obj):print(f" [DataDescriptor.__delete__] 删除{self.name}")ifid(obj)inself._data:delself._data[id(obj)]classNonDataDescriptor:"""非数据描述符：仅 __get__"""def__init__(self,name):self.name=namedef__get__(self,obj,objtype=None):ifobjisNone:returnselfprint(f" [NonDataDescriptor.__get__] 访问{self.name}")returnf"非数据描述符的值"classDemo:data_attr=DataDescriptor("data_attr")non_data_attr=NonDataDescriptor("non_data_attr")classPriorityDemo:"""属性查找优先级演示。"""defdemonstrate(self):d=Demo()print("=== 1. 初始访问 ===")print(f"data_attr:{d.data_attr}")print(f"non_data_attr:{d.non_data_attr}")print("\n=== 2. 尝试设置数据描述符 ===")d.data_attr="实例值"print(f"设置后 data_attr:{d.data_attr}")print(f"__dict__:{d.__dict__}")print("\n=== 3. 尝试设置非数据描述符 ===")d.non_data_attr="实例值"print(f"设置后 non_data_attr:{d.non_data_attr}")print(f"__dict__:{d.__dict__}")print("\n=== 4. 强制创建实例属性（绕过数据描述符） ===")object.__setattr__(d,"data_attr","强制实例值"
