使用python定义结构体

一、前言

Python语言在广泛应用的同时，也经常被人诟病其语法的灵活性和数据结构定义的不直观。Python在内存分配和对象操作方面对C语言有很大的优势。但是，Python的基础数据结构，比如tuple、list、set等，在处理复杂的结构体时显得十分不便。

这个时候，定义结构体就可以派上用场了。这篇文章将会介绍在Python中如何定义结构体。

二、Python中的结构体

1、用tuple定义结构体

Python中最基本的数据结构就是tuple。tuple是一种不可变序列，在定义结构体时也可以非常方便的使用。下面是一个例子：

person = ('Tom', 18, 'male', 'Beijing')

上面的代码定义了一个person结构体，包括姓名、年龄、性别和籍贯四个元素。通过下标的方式，可以非常快速地获取其中的数据：

name = person[0]
age = person[1]
gender = person[2]
hometown = person[3]

但是，使用tuple作为结构体定义存在一定的弊端。首先，tuple是不可变的，一旦定义了结构体之后就不能添加新的元素。这意味着如果我们需要向结构体中添加元素，就需要重新定义一个新的tuple，这消耗了大量的时间和空间。

其次，使用tuple的下标访问元素的方式也不太方便。因为在实际应用中，我们常常需要根据元素的名称而不是下标来获取数据。这就需要我们提供另外一种更为方便的方式来定义结构体。

2、用类定义结构体

在Python中，类是一种非常强大的语言结构。通过定义对象的类，我们可以非常方便地创建出实例对象，而这些实例对象可以包含各种各样的属性和方法。因此，完全可以通过定义一个类来代替使用tuple定义结构体。下面是一个用类定义person结构体的例子：

class Person:
    def __init__(self, name, age, gender, hometown):
        self._name = name
        self._age = age
        self._gender = gender
        self._hometown = hometown
    
    def getName(self):
        return self._name
    
    def getAge(self):
        return self._age
    
    def getGender(self):
        return self._gender
    
    def getHometown(self):
        return self._hometown

上面的代码定义了一个Person类，该类包含4个实例属性，分别是姓名、年龄、性别和籍贯。同时，我们也提供了4个getter方法来方便获取这些属性。下面是如何创建Person对象并访问其中属性的例子：

p = Person('Tom', 18, 'male', 'Beijing')
name = p.getName()
age = p.getAge()
gender = p.getGender()
hometown = p.getHometown()

3、用namedtuple定义结构体

Python提供了一种特殊的tuple类型，叫做namedtuple。namedtuple作为一种不可变序列，可以使用tuple所有的操作，但是它也提供了一种便利方式来定义结构体。下面是一个用namedtuple定义person结构体的例子：

from collections import namedtuple

Person = namedtuple('Person', ['name', 'age', 'gender', 'hometown'])
p = Person('Tom', 18, 'male', 'Beijing')
name = p.name
age = p.age
gender = p.gender
hometown = p.hometown

上面的代码定义了一个Person结构体，可以看到，它的定义方式与tuple十分相似。但是，由于我们使用了namedtuple，每个属性的名称都被定义好了。这样，我们就可以使用“点”运算符来获取属性的值了。

三、总结

在Python中，使用结构体的方式有很多种，当然，每种方式都有自己的优缺点。我们可以根据实际情况来选择适合的方式。希望这篇文章能够对大家有所帮助。