Python 中的枚举类型

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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:

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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:

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WEEKDAY[‘MON’] = WEEKDAY[‘FRI’]
print(WEEKDAY)

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{‘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:

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c = Color()
print(c.RED)
Color.RED = 2
print(c.RED)

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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:

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COLOR = (‘R’, ‘G’, ‘B’)
print(COLOR[0], COLOR[1], COLOR[2])

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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:

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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)

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duplicate values found in : FRI -> MON

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try:
    class Color(IntEnum):
        RED   = 0
        GREEN = 1
        BLUE  = ‘b’
except ValueError as e:
    print(e)

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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:

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class Color(Enum):
    R = 0
    G = 1
    B = 2

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try:
    Color.R = 2
except AttributeError as e:
    print(e)

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Cannot reassign members.

虽然不可实例化,但可以将枚举成员赋值给变量:

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red = Color(0)
green = Color(1)
blue = Color(2)
print(red, green, blue)

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Color.R Color.G Color.B

也可以进行比较判断:

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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

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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:

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print(red.B)
print(red.B.G.R)

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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:

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print(red.name, ‘:’, red.value)
class Attr(Enum):
    name  = ‘NAME’
    value = ‘VALUE’
print(Attr.name.value, Attr.value.name)

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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 ClassMetaclass 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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