Bound Method和Unbound Method
在Python中，当对作为属性的函数进行引用时，会有两种形式，一种称为Bound Method，这种形式是通过类的实例对象进行属性引用，而另一种则是通过类进行属性引用，称为Unbound Method。当然，对Bound Method和Unbound Method的调用形式是不同的，其原因可以追溯到LOAD_ATTR中
demo2.py
class A(object):
def g(self, value):
self.value = value
print(self.value) a = A()
A.g(a, 10)
其对应的字节码指令序列：
>>> source = open("demo2.py").read()
>>> co = compile(source, "demo2.py", "exec")
>>> import dis
>>> dis.dis(co)
1 0 LOAD_CONST 0 ('A')
3 LOAD_NAME 0 (object)
6 BUILD_TUPLE 1
9 LOAD_CONST 1 (<code object A at 0x7f3e67870d50, file "demo2.py", line 1>)
12 MAKE_FUNCTION 0
15 CALL_FUNCTION 0
18 BUILD_CLASS
19 STORE_NAME 1 (A)
7 22 LOAD_NAME 1 (A)
25 CALL_FUNCTION 0
28 STORE_NAME 2 (a)
8 31 LOAD_NAME 1 (A)
34 LOAD_ATTR 3 (g)
37 LOAD_NAME 2 (a)
40 LOAD_CONST 2 (10)
43 CALL_FUNCTION 2
46 POP_TOP
47 LOAD_CONST 3 (None)
50 RETURN_VALUE
其中的关键就在于"34 LOAD_ATTR 3 (g)"指令，之前我们已经解释过，这里的LOAD_ATTR指令最终会调用type_getattro。在type_getattro中，会在<class A>的tp_dict中发现"g"对应的PyFunctionObject，同样，因为它是一个descriptor，因此也会调用其__get__函数进行转变。在Python虚拟机类机制之从class对象到instance对象（五）这一章剖析a.f时，我们看到这个转变是通过func_descr_get(A.f, a, A)完成的，这里对"g"的转变则是通过func_descr_get(A.g, NULL, A)完成。因此，虽然A.g也得到一个PyMethodObject，但是其中的im_self确实NULL
在Python中，在对Unbound Method尽心调用时，我们必须显示地提供一个instance对象作为函数的第一个位置参数，因为g无论如何都需要一个self参数。所以才会有A.g(a, 10)这样的形式。而无论是对Unbound Method进行调用，还是对bound Method进行调用，Python虚拟机的动作在本质上都是一样的，都是调用带位置参数的一般函数，区别只在于：当调用Bound Method时，Python虚拟机帮我们完成了PyFunctionObject对象和instance对象的绑定，instance对象将自动成为self参数，而调用Unbound Method时，则没有这个绑定，需要我们自己传入self参数
下面的代码展示出Bound Method和Unbound Method的不同
>>> class A(object):
... def f(self):
... pass
...
>>> a = A()
>>> bound = a.f
>>> unbound = A.f
>>>
>>> bound
<bound method A.f of <__main__.A object at 0x7f3e677c7310>>
>>> unbound
<unbound method A.f>
>>>
>>> bound.im_self
<__main__.A object at 0x7f3e677c7310>
>>> unbound.im_self
>>>
在输出Unbound method对象的im_self域时，没有任何东西输出，因为这个域本身就是NULL
对于成员函数的调用，或者说对于成员函数的绑定过程，有一点值的注意的是，每一次函数调用都会激发一次绑定过程。其原因在于，每次进行属性引用时，都会重新获得属性对应的PyFunctionObject(descritpro)，进而创建新的PyMethodObject对象，这一点的开销实在是有些大，下面两段代码展示了不同函数调用方式的绑定次数
class A(object):
def f(self):
pass a = A()
# 函数绑定100次
for i in range(100):
a.f()
class A(object):
def f(self):
pass a = A()
func = a.f
# 函数绑定1次
for i in range(100):
func()
千变万化的descriptor
当我们调用instance对象的函数时，最关键的一个动作就是从PyFunctionObject对象向PyMethodObject对象的转变，而这个关键的转变被Python中descriptor概念很自然地融入到Python的类机制中。当我们访问对象中的属性时，由于descriptor的存在，这种转换自然而然地发生了。将这种descriptor的思想推而广之，其实在访问属性时，我们不光能实现从PyFunctionObject到PyMethodObject对象的转变，实际上我们可以做任何事情。在Python内部，也存在着各式各样的descriptor，这些descriptor的存在给Python的类机制赋予了更多的能力。现在，我们来看看Python是如何使用descriptor实现static method的
demo3.py
class A(object):
def g(value):
print(value) g = staticmethod(g)
demo3.py对应字节码指令序列：
>>> source = open("demo3.py").read()
>>> co = compile(source, "demo3.py", "exec")
>>> co.co_consts
('A', <code object A at 0x7f3e677c9198, file "demo3.py", line 1>, None)
>>> A_co = co.co_consts[1]
>>> import dis
>>> dis.dis(A_co)
1 0 LOAD_NAME 0 (__name__)
3 STORE_NAME 1 (__module__)
2 6 LOAD_CONST 0 (<code object g at 0x7f3e677c90a8, file "demo3.py", line 2>)
9 MAKE_FUNCTION 0
12 STORE_NAME 2 (g)
4 15 LOAD_NAME 3 (staticmethod)
18 LOAD_NAME 2 (g)
21 CALL_FUNCTION 1
24 STORE_NAME 2 (g)
27 LOAD_LOCALS
28 RETURN_VALUE
在为A创建动态元信息的过程中，Python虚拟机首先会执行一个def语句，将符号"g"和一个PyFunctionObject对象关联起来，但随后的g = staticmethod(g)则会将"g"与一个staticmethod对象关联起来，从而将属性"g"改造为一个static method
Python虚拟机在执行"15 LOAD_NAME 3 (staticmethod)"指令时，会从builtin名字空间中获得一个与符号"staticmethod"对应的对象，这个对象在Python启动并初始化时设置，它其实是一个class对象
>>> staticmethod
<type 'staticmethod'>
所以，执行staticmethod(g)的过程就是一个从class对象创建instance对象的过程，最终将调用PyObject_GenericAlloc申请一段内存，内存空间的大小由staticmethod结构体决定：
typedef struct {
PyObject_HEAD
PyObject *sm_callable;
} staticmethod;
申请完内存之后，Python虚拟机还会调用__init__进行初始化操作，<type 'staticmethod'>在Python内部对应的是PyStaticMethod_Type，而其中的tp_init设置为sm_init：
static int
sm_init(PyObject *self, PyObject *args, PyObject *kwds)
{
staticmethod *sm = (staticmethod *)self;
PyObject *callable; if (!PyArg_UnpackTuple(args, "staticmethod", 1, 1, &callable))
return -1;
if (!_PyArg_NoKeywords("staticmethod", kwds))
return -1;
Py_INCREF(callable);
sm->sm_callable = callable;
return 0;
}
在初始化时，原来的参数"g"对应的PyFunctionObject被赋给staticmethod对象中的sm_callable。最后，Python虚拟机通过指令"24 STORE_NAME 2 (g)"将符号"g"和这个staticmethod对象关联起来
在仔细考察PyStaticMethod_Type，发现这里创建的staticmethod对象实际上也是个descriptor，因为在PyStaticMethod_Type中，tp_descr_get指向了sm_descr_get
static PyObject * sm_descr_get(PyObject *self, PyObject *obj, PyObject *type)
{
staticmethod *sm = (staticmethod *)self; if (sm->sm_callable == NULL) {
PyErr_SetString(PyExc_RuntimeError,
"uninitialized staticmethod object");
return NULL;
}
Py_INCREF(sm->sm_callable);
return sm->sm_callable;
}
当我们访问属性"g"时，不论是通过instance对象访问a.g，还是通过class对象访问A.g，由于"g"是一个位于class对象<class A>的tp_dict中的descriptor，所以会调用其__get__操作（sm_descr_get），直接了当地返回其中保存的最开始与"g"对应的PyFunctionObject对象