Add Day_6: 面向对象(三) descriptor复刻CharField

2026-08-18 00:22:04 +08:00
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+# Day_6 · 面向对象（三）：复刻 models.CharField（进阶）
+
+> 这是整个系列最难的一题，做不出来很正常——卡住就回头把 Day_4 / Day_5 再过一遍。
+> Django 里这样声明字段：
+>
+> ```python
+> class Article(models.Model):
+>     title = models.CharField(max_length=50)
+> ```
+>
+> `title` 是**类属性**，但每个实例的 `title` 值又各自不同——这是怎么做到的？
+> 答案是 **descriptor（描述符）协议**：类属性如果是实现了 `__get__` / `__set__` 的对象，
+> 那么对实例属性的一切读写都会先经过它。Django 的 Field 就是这种对象。
+
+## 今日知识点 → 以后在 Django 里对应什么
+
+| 今天练的 | 以后在 Django 里会看到 |
+| --- | --- |
+| descriptor（`__get__` / `__set__`） | Django Field 的核心机制 |
+| 类属性声明字段 | `models.CharField(max_length=50)` 的真相 |
+| `__init_subclass__` 元编程 | 框架"自动注册"类信息的通用手段 |
+
+---
+
+## 题目（必做）：类属性当"字段声明"——复刻 models.CharField
+
+**要求**：
+
+1. 定义字段类型类（都实现 `__get__` 和 `__set__`）：
+
+   - `CharField(max_length)`：`__set__` 里校验"必须是字符串、长度 ≤ max_length"，否则抛 `ValueError`
+   - `EmailField`：继承 `CharField`，额外校验必须含 `@` 和 `.`
+   - `IntegerField(min_value, max_value)`：校验"必须是 int（注意 `True` 不算）、在范围内"
+
+   值的存储要写到**实例自己的** `__dict__` 里；还没赋过值时返回一个哨兵对象
+   （用一个模块级 `_NOT_SET = object()`）。`__get__` 里 `instance is None` 表示
+   "通过类访问"，此时应返回描述符本身（这样 `Article.title` 看到的是 Field 对象，
+   这正是 Django 里 `Article.title` 的行为）。
+
+2. 写一个基类 `ModelBase`，用 `__init_subclass__`（在子类定义完成后自动调用）
+   遍历子类的 `cls.__dict__`，把每个 Field 对象的 `.name` 填上它的属性名。
+   这样描述符才知道自己对应哪个属性。
+
+3. 定义 `Article(ModelBase)`，用类属性声明字段：
+
+   ```python
+   class Article(ModelBase):
+       title = CharField(max_length=50)
+       content = CharField(max_length=1000)
+       author_email = EmailField(max_length=100)
+       views = IntegerField(min_value=0)
+   ```
+
+4. 测试：
+   - 正常赋值、读取，一切正常
+   - `a.title = "x" * 100` → 抛 `ValueError`（超长）
+   - `a.views = -5` → 抛 `ValueError`（越界）
+   - `a.author_email = "not-an-email"` → 抛 `ValueError`（格式错）
+   - `print(Article.title)` → 打印出的是 `CharField` 对象本身
+
+**出题意图**：这就是 Django Field 的核心机制。做完这一题，你再去看
+`models.CharField(max_length=50)` 时，看到的就不是魔法，而是你今天亲手写过的代码。
+
+---
+
+## 完成标准
+
+- [ ] 三种 Field 的校验全部生效
+- [ ] 类访问（`Article.title`）返回描述符本身
+
+完成后打开 `参考解答.py` 对照。
+
+> 进度提示：Day_6 是整个系列里最难的一题，卡住很正常。
+> 它对应的正是后面写真正 Django Model 时会遇到的机制。
+> 这一关过了，Day_2~Day_6 的"基础 → 函数 → 面向对象"闭环就完成了。
@@ -0,0 +1,88 @@
+# -*- coding: utf-8 -*-
+"""
+Day_6 参考解答
+=============
+主题：面向对象（三）—— descriptor 复刻 models.CharField（进阶）。
+建议：先自己写，写不出来再看；看完后关掉文件自己默写一遍。
+"""
+
+_NOT_SET = object()          # 哨兵值：表示"字段还没赋过值"
+
+
+class CharField:
+    def __init__(self, max_length=255):
+        self.max_length = max_length
+        self.name: str | None = None  # 字段对应的属性名，由 ModelBase.__init_subclass__ 填入
+
+    def __get__(self, instance, owner):
+        if instance is None:
+            return self      # 通过类访问（Article.title）：返回描述符本身
+        return instance.__dict__.get(self.name, _NOT_SET)
+
+    def __set__(self, instance, value):
+        if not isinstance(value, str):
+            raise ValueError(f"{self.name} 必须是字符串")
+        if len(value) > self.max_length:
+            raise ValueError(f"{self.name} 长度不能超过 {self.max_length}")
+        instance.__dict__[self.name] = value   # 存到实例自己的字典里
+
+
+class EmailField(CharField):
+    def __set__(self, instance, value):
+        if "@" not in value or "." not in value:
+            raise ValueError(f"{self.name} 不是合法的邮箱格式")
+        super().__set__(instance, value)       # 通过校验后再走父类存储
+
+
+class IntegerField:
+    def __init__(self, min_value=None, max_value=None):
+        self.min_value = min_value
+        self.max_value = max_value
+        self.name: str | None = None
+
+    def __get__(self, instance, owner):
+        if instance is None:
+            return self
+        return instance.__dict__.get(self.name, _NOT_SET)
+
+    def __set__(self, instance, value):
+        # bool 是 int 的子类，所以要显式排除 True/False
+        if not isinstance(value, int) or isinstance(value, bool):
+            raise ValueError(f"{self.name} 必须是整数")
+        if self.min_value is not None and value < self.min_value:
+            raise ValueError(f"{self.name} 不能小于 {self.min_value}")
+        if self.max_value is not None and value > self.max_value:
+            raise ValueError(f"{self.name} 不能大于 {self.max_value}")
+        instance.__dict__[self.name] = value
+
+
+class ModelBase:
+    # 子类定义完成后自动调用：把每个 Field 对象和它的属性名绑定
+    def __init_subclass__(cls, **kwargs):
+        super().__init_subclass__(**kwargs)
+        for attr_name, attr_value in cls.__dict__.items():
+            if isinstance(attr_value, (CharField, IntegerField)):
+                attr_value.name = attr_name
+
+
+# 题目描述里想定义哪个类都可以（Article/Post 皆可），机制完全相同
+class Post(ModelBase):
+    title = CharField(max_length=50)
+    content = CharField(max_length=1000)
+    author_email = EmailField(max_length=100)
+    views = IntegerField(min_value=0)
+
+
+if __name__ == '__main__':
+    a = Post()
+    a.title = "Django 入门"
+    a.content = "跟着 Day_6 慢慢理解框架"
+    a.author_email = "zs@163.com"
+    a.views = 10
+    print(a.title, a.views, a.author_email)    # Django 入门 10 zs@163.com
+    print(Post.title)                          # 类访问 => CharField 对象本身
+
+    # 以下三条都应该抛 ValueError，逐行取消注释验证
+    # a.title = "x" * 100
+    # a.views = -5
+    # a.author_email = "not-an-email"