用可调用类与普通函数装饰类方法为何表现不同？

尝试为类方法添加装饰器时，用普通函数装饰一切正常，但用实现__call__的可调用类装饰时，类级调用正常，实例级调用抛出TypeError提示缺少self参数。最小复现代码如下：

import random
class C():
    """A simple class"""
    def __init__(self):
        self.x = random.random()

    def report(self):
        return 'The value is: '+str(self.x)
class F():
    """Simulate a function"""
    def __init__(self, f):
        self.f = f
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        return self.f(*args, **kwargs)

def decoratef(f):
    def f1(*args, **kwargs):
        return f(*args, **kwargs)
    return f1
def decorateF(f):
    def f1(*args, **kwargs):
        return f(*args, **kwargs)
    return F(f1) # This F is the only difference.
report0 = C.report

C.report = decoratef(report0)
print('Test_f0:', C.report(C())) # Works.
print('Test_f1:', C().report()) # Works.

C.report = decorateF(report0)
print('Test_F0:', C.report(C())) # Works.
print('Test_F1:', C().report()) #TypeError: "C.report() missing 1 required positional argument: 'self'"

核心原因：Python方法绑定依赖描述符协议 #

Python中，类里定义的普通函数属于非数据描述符，它们自带实现了__get__方法。当实例访问类的函数属性时，__get__会自动把实例作为第一个参数（即self）绑定到函数上，生成绑定方法。比如C().report会变成绑定方法，调用时自动传入实例本身，无需手动传self。

而你定义的可调用类F只实现了__call__，没有实现描述符协议的__get__方法。当实例访问C().report时，不会触发自动绑定逻辑，返回的就是F的实例本身。调用这个实例时，__call__直接调用内部的f1，但f1原本是需要接收self参数的类方法，此时没有自动传入实例，自然会报错缺少self。

类级调用C.report(C())能正常工作，是因为你手动传入了实例作为第一个参数，相当于绕过了自动绑定步骤，和直接调用普通函数的逻辑一致。

如果要让可调用类装饰器支持实例方法绑定，只需给F添加__get__方法，示例如下：

class F():
    """Simulate a function"""
    def __init__(self, f):
        self.f = f
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        return self.f(*args, **kwargs)
    def __get__(self, instance, owner):
        # 实现绑定逻辑，返回绑定方法
        return lambda *args, **kwargs: self.f(instance, *args, **kwargs)

这样C().report会通过__get__生成绑定了实例的方法，调用时就会自动传入self参数。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Kevin Kostlan