Python 是一种具有强大自省能力的动态编程语言。自省是指程序检查自身状态和结构的能力。在 Python 中，可以使用各种方法、函数和模块来获取有关对象、模块和程序本身的信息。

Python 自省的功能

Python 的自省功能可以用于多种目的，包括：

• 动态代码生成: 可以使用自省来检查对象的属性和方法，并根据这些信息动态生成代码。例如，可以生成用于序列化对象或创建对象的 HTML 表示形式的代码。
• 代码检查和验证: 可以使用自省来检查用户输入的数据或程序的结构，以确保其有效性。例如，可以检查文件是否包含必需的字段或函数是否具有正确的参数。
• 调试和测试: 可以使用自省来检查程序的状态和行为，以帮助调试和测试代码。例如，可以使用自省来检查变量的值或函数的调用堆栈。
• 面向对象编程: 可以使用自省来检查类的层次结构和实例的状态，以支持面向对象编程。例如，可以检查对象是否是特定类的实例或查找特定方法的定义。

Python 自省的工具

Python 提供了多种工具用于自省，包括：

• 内置函数:dir(): 列出对象的所有属性和方法。getattr(): 获取对象的属性值。setattr(): 设置对象的属性值。hasattr(): 检查对象是否具有特定属性。isinstance(): 检查对象是否是特定类的实例。issubclass(): 检查一个类是否是另一个类的子类。
• inspect 模块: 提供更高级的自省功能，包括： inspect.getmembers(): 获取对象的所有属性和值的元组列表。inspect.getsource(): 获取对象的源代码。inspect.getfile(): 获取对象的源文件路径。inspect.stack()：获取当前调用堆栈的信息。
• 其他:sys 模块中的 sys._getframe() 函数可用于获取当前调用帧。dis 模块可用于反汇编 Python 字节码。

Python 自省的示例

动态生成代码:

def generate_html(person):
    html = "<ul>"
    for key, value in inspect.getmembers(person):
        if not key.startswith("__"):
            html += f"<li><strong>{key}:</strong> {value}</li>"
    html += "</ul>"
    return html

person = Person("Alice", 30)
html = generate_html(person)
print(html)

代码检查和验证:

def is_valid_email(email):
    if not isinstance(email, str):
        return False
    parts = email.split("@")
    if len(parts) != 2:
        return False
    if not parts[0]:
        return False
    if not parts[1]:
        return False
    return True

email = "alice@example.com"
if is_valid_email(email):
    print("Valid email address")
else:
    print("Invalid email address")

调试和测试:

def calculate_factorial(n):
    if n < 0:
        raise ValueError("n must be non-negative")
    if n == 0:
        return 1
    else:
        return n * calculate_factorial(n - 1)

try:
    result = calculate_factorial(-1)
except ValueError as e:
    print(e)
else:
    print(result)

面向对象编程:

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

def is_adult(person):
    if isinstance(person, Person):
        return person.age >= 18
    else:
        return False

person = Person("Alice", 30)
if is_adult(person):
    print("Person is an adult")
else:
    print("Person is not an adult")