]> rtime.felk.cvut.cz Git - l4.git/blob - l4/pkg/python/contrib/Doc/library/pickle.rst
Inital import
[l4.git] / l4 / pkg / python / contrib / Doc / library / pickle.rst
1 :mod:`pickle` --- Python object serialization
2 =============================================
3
4 .. index::
5    single: persistence
6    pair: persistent; objects
7    pair: serializing; objects
8    pair: marshalling; objects
9    pair: flattening; objects
10    pair: pickling; objects
11
12 .. module:: pickle
13    :synopsis: Convert Python objects to streams of bytes and back.
14 .. sectionauthor:: Jim Kerr <jbkerr@sr.hp.com>.
15 .. sectionauthor:: Barry Warsaw <barry@zope.com>
16
17 The :mod:`pickle` module implements a fundamental, but powerful algorithm for
18 serializing and de-serializing a Python object structure.  "Pickling" is the
19 process whereby a Python object hierarchy is converted into a byte stream, and
20 "unpickling" is the inverse operation, whereby a byte stream is converted back
21 into an object hierarchy.  Pickling (and unpickling) is alternatively known as
22 "serialization", "marshalling," [#]_ or "flattening", however, to avoid
23 confusion, the terms used here are "pickling" and "unpickling".
24
25 This documentation describes both the :mod:`pickle` module and the
26 :mod:`cPickle` module.
27
28
29 Relationship to other Python modules
30 ------------------------------------
31
32 The :mod:`pickle` module has an optimized cousin called the :mod:`cPickle`
33 module.  As its name implies, :mod:`cPickle` is written in C, so it can be up to
34 1000 times faster than :mod:`pickle`.  However it does not support subclassing
35 of the :func:`Pickler` and :func:`Unpickler` classes, because in :mod:`cPickle`
36 these are functions, not classes.  Most applications have no need for this
37 functionality, and can benefit from the improved performance of :mod:`cPickle`.
38 Other than that, the interfaces of the two modules are nearly identical; the
39 common interface is described in this manual and differences are pointed out
40 where necessary.  In the following discussions, we use the term "pickle" to
41 collectively describe the :mod:`pickle` and :mod:`cPickle` modules.
42
43 The data streams the two modules produce are guaranteed to be interchangeable.
44
45 Python has a more primitive serialization module called :mod:`marshal`, but in
46 general :mod:`pickle` should always be the preferred way to serialize Python
47 objects.  :mod:`marshal` exists primarily to support Python's :file:`.pyc`
48 files.
49
50 The :mod:`pickle` module differs from :mod:`marshal` several significant ways:
51
52 * The :mod:`pickle` module keeps track of the objects it has already serialized,
53   so that later references to the same object won't be serialized again.
54   :mod:`marshal` doesn't do this.
55
56   This has implications both for recursive objects and object sharing.  Recursive
57   objects are objects that contain references to themselves.  These are not
58   handled by marshal, and in fact, attempting to marshal recursive objects will
59   crash your Python interpreter.  Object sharing happens when there are multiple
60   references to the same object in different places in the object hierarchy being
61   serialized.  :mod:`pickle` stores such objects only once, and ensures that all
62   other references point to the master copy.  Shared objects remain shared, which
63   can be very important for mutable objects.
64
65 * :mod:`marshal` cannot be used to serialize user-defined classes and their
66   instances.  :mod:`pickle` can save and restore class instances transparently,
67   however the class definition must be importable and live in the same module as
68   when the object was stored.
69
70 * The :mod:`marshal` serialization format is not guaranteed to be portable
71   across Python versions.  Because its primary job in life is to support
72   :file:`.pyc` files, the Python implementers reserve the right to change the
73   serialization format in non-backwards compatible ways should the need arise.
74   The :mod:`pickle` serialization format is guaranteed to be backwards compatible
75   across Python releases.
76
77 .. warning::
78
79    The :mod:`pickle` module is not intended to be secure against erroneous or
80    maliciously constructed data.  Never unpickle data received from an untrusted
81    or unauthenticated source.
82
83 Note that serialization is a more primitive notion than persistence; although
84 :mod:`pickle` reads and writes file objects, it does not handle the issue of
85 naming persistent objects, nor the (even more complicated) issue of concurrent
86 access to persistent objects.  The :mod:`pickle` module can transform a complex
87 object into a byte stream and it can transform the byte stream into an object
88 with the same internal structure.  Perhaps the most obvious thing to do with
89 these byte streams is to write them onto a file, but it is also conceivable to
90 send them across a network or store them in a database.  The module
91 :mod:`shelve` provides a simple interface to pickle and unpickle objects on
92 DBM-style database files.
93
94
95 Data stream format
96 ------------------
97
98 .. index::
99    single: XDR
100    single: External Data Representation
101
102 The data format used by :mod:`pickle` is Python-specific.  This has the
103 advantage that there are no restrictions imposed by external standards such as
104 XDR (which can't represent pointer sharing); however it means that non-Python
105 programs may not be able to reconstruct pickled Python objects.
106
107 By default, the :mod:`pickle` data format uses a printable ASCII representation.
108 This is slightly more voluminous than a binary representation.  The big
109 advantage of using printable ASCII (and of some other characteristics of
110 :mod:`pickle`'s representation) is that for debugging or recovery purposes it is
111 possible for a human to read the pickled file with a standard text editor.
112
113 There are currently 3 different protocols which can be used for pickling.
114
115 * Protocol version 0 is the original ASCII protocol and is backwards compatible
116   with earlier versions of Python.
117
118 * Protocol version 1 is the old binary format which is also compatible with
119   earlier versions of Python.
120
121 * Protocol version 2 was introduced in Python 2.3.  It provides much more
122   efficient pickling of :term:`new-style class`\es.
123
124 Refer to :pep:`307` for more information.
125
126 If a *protocol* is not specified, protocol 0 is used. If *protocol* is specified
127 as a negative value or :const:`HIGHEST_PROTOCOL`, the highest protocol version
128 available will be used.
129
130 .. versionchanged:: 2.3
131    Introduced the *protocol* parameter.
132
133 A binary format, which is slightly more efficient, can be chosen by specifying a
134 *protocol* version >= 1.
135
136
137 Usage
138 -----
139
140 To serialize an object hierarchy, you first create a pickler, then you call the
141 pickler's :meth:`dump` method.  To de-serialize a data stream, you first create
142 an unpickler, then you call the unpickler's :meth:`load` method.  The
143 :mod:`pickle` module provides the following constant:
144
145
146 .. data:: HIGHEST_PROTOCOL
147
148    The highest protocol version available.  This value can be passed as a
149    *protocol* value.
150
151    .. versionadded:: 2.3
152
153 .. note::
154
155    Be sure to always open pickle files created with protocols >= 1 in binary mode.
156    For the old ASCII-based pickle protocol 0 you can use either text mode or binary
157    mode as long as you stay consistent.
158
159    A pickle file written with protocol 0 in binary mode will contain lone linefeeds
160    as line terminators and therefore will look "funny" when viewed in Notepad or
161    other editors which do not support this format.
162
163 The :mod:`pickle` module provides the following functions to make the pickling
164 process more convenient:
165
166
167 .. function:: dump(obj, file[, protocol])
168
169    Write a pickled representation of *obj* to the open file object *file*.  This is
170    equivalent to ``Pickler(file, protocol).dump(obj)``.
171
172    If the *protocol* parameter is omitted, protocol 0 is used. If *protocol* is
173    specified as a negative value or :const:`HIGHEST_PROTOCOL`, the highest protocol
174    version will be used.
175
176    .. versionchanged:: 2.3
177       Introduced the *protocol* parameter.
178
179    *file* must have a :meth:`write` method that accepts a single string argument.
180    It can thus be a file object opened for writing, a :mod:`StringIO` object, or
181    any other custom object that meets this interface.
182
183
184 .. function:: load(file)
185
186    Read a string from the open file object *file* and interpret it as a pickle data
187    stream, reconstructing and returning the original object hierarchy.  This is
188    equivalent to ``Unpickler(file).load()``.
189
190    *file* must have two methods, a :meth:`read` method that takes an integer
191    argument, and a :meth:`readline` method that requires no arguments.  Both
192    methods should return a string.  Thus *file* can be a file object opened for
193    reading, a :mod:`StringIO` object, or any other custom object that meets this
194    interface.
195
196    This function automatically determines whether the data stream was written in
197    binary mode or not.
198
199
200 .. function:: dumps(obj[, protocol])
201
202    Return the pickled representation of the object as a string, instead of writing
203    it to a file.
204
205    If the *protocol* parameter is omitted, protocol 0 is used. If *protocol* is
206    specified as a negative value or :const:`HIGHEST_PROTOCOL`, the highest protocol
207    version will be used.
208
209    .. versionchanged:: 2.3
210       The *protocol* parameter was added.
211
212
213 .. function:: loads(string)
214
215    Read a pickled object hierarchy from a string.  Characters in the string past
216    the pickled object's representation are ignored.
217
218 The :mod:`pickle` module also defines three exceptions:
219
220
221 .. exception:: PickleError
222
223    A common base class for the other exceptions defined below.  This inherits from
224    :exc:`Exception`.
225
226
227 .. exception:: PicklingError
228
229    This exception is raised when an unpicklable object is passed to the
230    :meth:`dump` method.
231
232
233 .. exception:: UnpicklingError
234
235    This exception is raised when there is a problem unpickling an object. Note that
236    other exceptions may also be raised during unpickling, including (but not
237    necessarily limited to) :exc:`AttributeError`, :exc:`EOFError`,
238    :exc:`ImportError`, and :exc:`IndexError`.
239
240 The :mod:`pickle` module also exports two callables [#]_, :class:`Pickler` and
241 :class:`Unpickler`:
242
243
244 .. class:: Pickler(file[, protocol])
245
246    This takes a file-like object to which it will write a pickle data stream.
247
248    If the *protocol* parameter is omitted, protocol 0 is used. If *protocol* is
249    specified as a negative value or :const:`HIGHEST_PROTOCOL`, the highest
250    protocol version will be used.
251
252    .. versionchanged:: 2.3
253       Introduced the *protocol* parameter.
254
255    *file* must have a :meth:`write` method that accepts a single string argument.
256    It can thus be an open file object, a :mod:`StringIO` object, or any other
257    custom object that meets this interface.
258
259    :class:`Pickler` objects define one (or two) public methods:
260
261
262    .. method:: dump(obj)
263
264       Write a pickled representation of *obj* to the open file object given in the
265       constructor.  Either the binary or ASCII format will be used, depending on the
266       value of the *protocol* argument passed to the constructor.
267
268
269    .. method:: clear_memo()
270
271       Clears the pickler's "memo".  The memo is the data structure that remembers
272       which objects the pickler has already seen, so that shared or recursive objects
273       pickled by reference and not by value.  This method is useful when re-using
274       picklers.
275
276       .. note::
277
278          Prior to Python 2.3, :meth:`clear_memo` was only available on the picklers
279          created by :mod:`cPickle`.  In the :mod:`pickle` module, picklers have an
280          instance variable called :attr:`memo` which is a Python dictionary.  So to clear
281          the memo for a :mod:`pickle` module pickler, you could do the following::
282
283             mypickler.memo.clear()
284
285          Code that does not need to support older versions of Python should simply use
286          :meth:`clear_memo`.
287
288 It is possible to make multiple calls to the :meth:`dump` method of the same
289 :class:`Pickler` instance.  These must then be matched to the same number of
290 calls to the :meth:`load` method of the corresponding :class:`Unpickler`
291 instance.  If the same object is pickled by multiple :meth:`dump` calls, the
292 :meth:`load` will all yield references to the same object. [#]_
293
294 :class:`Unpickler` objects are defined as:
295
296
297 .. class:: Unpickler(file)
298
299    This takes a file-like object from which it will read a pickle data stream.
300    This class automatically determines whether the data stream was written in
301    binary mode or not, so it does not need a flag as in the :class:`Pickler`
302    factory.
303
304    *file* must have two methods, a :meth:`read` method that takes an integer
305    argument, and a :meth:`readline` method that requires no arguments.  Both
306    methods should return a string.  Thus *file* can be a file object opened for
307    reading, a :mod:`StringIO` object, or any other custom object that meets this
308    interface.
309
310    :class:`Unpickler` objects have one (or two) public methods:
311
312
313    .. method:: load()
314
315       Read a pickled object representation from the open file object given in
316       the constructor, and return the reconstituted object hierarchy specified
317       therein.
318
319       This method automatically determines whether the data stream was written
320       in binary mode or not.
321
322
323    .. method:: noload()
324
325       This is just like :meth:`load` except that it doesn't actually create any
326       objects.  This is useful primarily for finding what's called "persistent
327       ids" that may be referenced in a pickle data stream.  See section
328       :ref:`pickle-protocol` below for more details.
329
330       **Note:** the :meth:`noload` method is currently only available on
331       :class:`Unpickler` objects created with the :mod:`cPickle` module.
332       :mod:`pickle` module :class:`Unpickler`\ s do not have the :meth:`noload`
333       method.
334
335
336 What can be pickled and unpickled?
337 ----------------------------------
338
339 The following types can be pickled:
340
341 * ``None``, ``True``, and ``False``
342
343 * integers, long integers, floating point numbers, complex numbers
344
345 * normal and Unicode strings
346
347 * tuples, lists, sets, and dictionaries containing only picklable objects
348
349 * functions defined at the top level of a module
350
351 * built-in functions defined at the top level of a module
352
353 * classes that are defined at the top level of a module
354
355 * instances of such classes whose :attr:`__dict__` or :meth:`__setstate__` is
356   picklable  (see section :ref:`pickle-protocol` for details)
357
358 Attempts to pickle unpicklable objects will raise the :exc:`PicklingError`
359 exception; when this happens, an unspecified number of bytes may have already
360 been written to the underlying file. Trying to pickle a highly recursive data
361 structure may exceed the maximum recursion depth, a :exc:`RuntimeError` will be
362 raised in this case. You can carefully raise this limit with
363 :func:`sys.setrecursionlimit`.
364
365 Note that functions (built-in and user-defined) are pickled by "fully qualified"
366 name reference, not by value.  This means that only the function name is
367 pickled, along with the name of module the function is defined in.  Neither the
368 function's code, nor any of its function attributes are pickled.  Thus the
369 defining module must be importable in the unpickling environment, and the module
370 must contain the named object, otherwise an exception will be raised. [#]_
371
372 Similarly, classes are pickled by named reference, so the same restrictions in
373 the unpickling environment apply.  Note that none of the class's code or data is
374 pickled, so in the following example the class attribute ``attr`` is not
375 restored in the unpickling environment::
376
377    class Foo:
378        attr = 'a class attr'
379
380    picklestring = pickle.dumps(Foo)
381
382 These restrictions are why picklable functions and classes must be defined in
383 the top level of a module.
384
385 Similarly, when class instances are pickled, their class's code and data are not
386 pickled along with them.  Only the instance data are pickled.  This is done on
387 purpose, so you can fix bugs in a class or add methods to the class and still
388 load objects that were created with an earlier version of the class.  If you
389 plan to have long-lived objects that will see many versions of a class, it may
390 be worthwhile to put a version number in the objects so that suitable
391 conversions can be made by the class's :meth:`__setstate__` method.
392
393
394 .. _pickle-protocol:
395
396 The pickle protocol
397 -------------------
398
399 .. currentmodule:: None
400
401 This section describes the "pickling protocol" that defines the interface
402 between the pickler/unpickler and the objects that are being serialized.  This
403 protocol provides a standard way for you to define, customize, and control how
404 your objects are serialized and de-serialized.  The description in this section
405 doesn't cover specific customizations that you can employ to make the unpickling
406 environment slightly safer from untrusted pickle data streams; see section
407 :ref:`pickle-sub` for more details.
408
409
410 .. _pickle-inst:
411
412 Pickling and unpickling normal class instances
413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
414
415 .. method:: object.__getinitargs__()
416
417    When a pickled class instance is unpickled, its :meth:`__init__` method is
418    normally *not* invoked.  If it is desirable that the :meth:`__init__` method
419    be called on unpickling, an old-style class can define a method
420    :meth:`__getinitargs__`, which should return a *tuple* containing the
421    arguments to be passed to the class constructor (:meth:`__init__` for
422    example).  The :meth:`__getinitargs__` method is called at pickle time; the
423    tuple it returns is incorporated in the pickle for the instance.
424
425 .. method:: object.__getnewargs__()
426
427    New-style types can provide a :meth:`__getnewargs__` method that is used for
428    protocol 2.  Implementing this method is needed if the type establishes some
429    internal invariants when the instance is created, or if the memory allocation
430    is affected by the values passed to the :meth:`__new__` method for the type
431    (as it is for tuples and strings).  Instances of a :term:`new-style class`
432    ``C`` are created using ::
433
434       obj = C.__new__(C, *args)
435
436    where *args* is the result of calling :meth:`__getnewargs__` on the original
437    object; if there is no :meth:`__getnewargs__`, an empty tuple is assumed.
438
439 .. method:: object.__getstate__()
440
441    Classes can further influence how their instances are pickled; if the class
442    defines the method :meth:`__getstate__`, it is called and the return state is
443    pickled as the contents for the instance, instead of the contents of the
444    instance's dictionary.  If there is no :meth:`__getstate__` method, the
445    instance's :attr:`__dict__` is pickled.
446
447 .. method:: object.__setstate__()
448
449    Upon unpickling, if the class also defines the method :meth:`__setstate__`,
450    it is called with the unpickled state. [#]_ If there is no
451    :meth:`__setstate__` method, the pickled state must be a dictionary and its
452    items are assigned to the new instance's dictionary.  If a class defines both
453    :meth:`__getstate__` and :meth:`__setstate__`, the state object needn't be a
454    dictionary and these methods can do what they want. [#]_
455
456    .. note::
457
458       For :term:`new-style class`\es, if :meth:`__getstate__` returns a false
459       value, the :meth:`__setstate__` method will not be called.
460
461 .. note::
462
463    At unpickling time, some methods like :meth:`__getattr__`,
464    :meth:`__getattribute__`, or :meth:`__setattr__` may be called upon the
465    instance.  In case those methods rely on some internal invariant being
466    true, the type should implement either :meth:`__getinitargs__` or
467    :meth:`__getnewargs__` to establish such an invariant; otherwise, neither
468    :meth:`__new__` nor :meth:`__init__` will be called.
469
470
471 Pickling and unpickling extension types
472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
473
474 .. method:: object.__reduce__()
475
476    When the :class:`Pickler` encounters an object of a type it knows nothing
477    about --- such as an extension type --- it looks in two places for a hint of
478    how to pickle it.  One alternative is for the object to implement a
479    :meth:`__reduce__` method.  If provided, at pickling time :meth:`__reduce__`
480    will be called with no arguments, and it must return either a string or a
481    tuple.
482
483    If a string is returned, it names a global variable whose contents are
484    pickled as normal.  The string returned by :meth:`__reduce__` should be the
485    object's local name relative to its module; the pickle module searches the
486    module namespace to determine the object's module.
487
488    When a tuple is returned, it must be between two and five elements long.
489    Optional elements can either be omitted, or ``None`` can be provided as their
490    value.  The contents of this tuple are pickled as normal and used to
491    reconstruct the object at unpickling time.  The semantics of each element
492    are:
493
494    * A callable object that will be called to create the initial version of the
495      object.  The next element of the tuple will provide arguments for this
496      callable, and later elements provide additional state information that will
497      subsequently be used to fully reconstruct the pickled data.
498
499      In the unpickling environment this object must be either a class, a
500      callable registered as a "safe constructor" (see below), or it must have an
501      attribute :attr:`__safe_for_unpickling__` with a true value. Otherwise, an
502      :exc:`UnpicklingError` will be raised in the unpickling environment.  Note
503      that as usual, the callable itself is pickled by name.
504
505    * A tuple of arguments for the callable object.
506
507      .. versionchanged:: 2.5
508         Formerly, this argument could also be ``None``.
509
510    * Optionally, the object's state, which will be passed to the object's
511      :meth:`__setstate__` method as described in section :ref:`pickle-inst`.  If
512      the object has no :meth:`__setstate__` method, then, as above, the value
513      must be a dictionary and it will be added to the object's :attr:`__dict__`.
514
515    * Optionally, an iterator (and not a sequence) yielding successive list
516      items.  These list items will be pickled, and appended to the object using
517      either ``obj.append(item)`` or ``obj.extend(list_of_items)``.  This is
518      primarily used for list subclasses, but may be used by other classes as
519      long as they have :meth:`append` and :meth:`extend` methods with the
520      appropriate signature.  (Whether :meth:`append` or :meth:`extend` is used
521      depends on which pickle protocol version is used as well as the number of
522      items to append, so both must be supported.)
523
524    * Optionally, an iterator (not a sequence) yielding successive dictionary
525      items, which should be tuples of the form ``(key, value)``.  These items
526      will be pickled and stored to the object using ``obj[key] = value``. This
527      is primarily used for dictionary subclasses, but may be used by other
528      classes as long as they implement :meth:`__setitem__`.
529
530 .. method:: object.__reduce_ex__(protocol)
531
532    It is sometimes useful to know the protocol version when implementing
533    :meth:`__reduce__`.  This can be done by implementing a method named
534    :meth:`__reduce_ex__` instead of :meth:`__reduce__`. :meth:`__reduce_ex__`,
535    when it exists, is called in preference over :meth:`__reduce__` (you may
536    still provide :meth:`__reduce__` for backwards compatibility).  The
537    :meth:`__reduce_ex__` method will be called with a single integer argument,
538    the protocol version.
539
540    The :class:`object` class implements both :meth:`__reduce__` and
541    :meth:`__reduce_ex__`; however, if a subclass overrides :meth:`__reduce__`
542    but not :meth:`__reduce_ex__`, the :meth:`__reduce_ex__` implementation
543    detects this and calls :meth:`__reduce__`.
544
545 An alternative to implementing a :meth:`__reduce__` method on the object to be
546 pickled, is to register the callable with the :mod:`copy_reg` module.  This
547 module provides a way for programs to register "reduction functions" and
548 constructors for user-defined types.   Reduction functions have the same
549 semantics and interface as the :meth:`__reduce__` method described above, except
550 that they are called with a single argument, the object to be pickled.
551
552 The registered constructor is deemed a "safe constructor" for purposes of
553 unpickling as described above.
554
555
556 Pickling and unpickling external objects
557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
558
559 .. index::
560    single: persistent_id (pickle protocol)
561    single: persistent_load (pickle protocol)
562
563 For the benefit of object persistence, the :mod:`pickle` module supports the
564 notion of a reference to an object outside the pickled data stream.  Such
565 objects are referenced by a "persistent id", which is just an arbitrary string
566 of printable ASCII characters. The resolution of such names is not defined by
567 the :mod:`pickle` module; it will delegate this resolution to user defined
568 functions on the pickler and unpickler. [#]_
569
570 To define external persistent id resolution, you need to set the
571 :attr:`persistent_id` attribute of the pickler object and the
572 :attr:`persistent_load` attribute of the unpickler object.
573
574 To pickle objects that have an external persistent id, the pickler must have a
575 custom :func:`persistent_id` method that takes an object as an argument and
576 returns either ``None`` or the persistent id for that object.  When ``None`` is
577 returned, the pickler simply pickles the object as normal.  When a persistent id
578 string is returned, the pickler will pickle that string, along with a marker so
579 that the unpickler will recognize the string as a persistent id.
580
581 To unpickle external objects, the unpickler must have a custom
582 :func:`persistent_load` function that takes a persistent id string and returns
583 the referenced object.
584
585 Here's a silly example that *might* shed more light::
586
587    import pickle
588    from cStringIO import StringIO
589
590    src = StringIO()
591    p = pickle.Pickler(src)
592
593    def persistent_id(obj):
594        if hasattr(obj, 'x'):
595            return 'the value %d' % obj.x
596        else:
597            return None
598
599    p.persistent_id = persistent_id
600
601    class Integer:
602        def __init__(self, x):
603            self.x = x
604        def __str__(self):
605            return 'My name is integer %d' % self.x
606
607    i = Integer(7)
608    print i
609    p.dump(i)
610
611    datastream = src.getvalue()
612    print repr(datastream)
613    dst = StringIO(datastream)
614
615    up = pickle.Unpickler(dst)
616
617    class FancyInteger(Integer):
618        def __str__(self):
619            return 'I am the integer %d' % self.x
620
621    def persistent_load(persid):
622        if persid.startswith('the value '):
623            value = int(persid.split()[2])
624            return FancyInteger(value)
625        else:
626            raise pickle.UnpicklingError, 'Invalid persistent id'
627
628    up.persistent_load = persistent_load
629
630    j = up.load()
631    print j
632
633 In the :mod:`cPickle` module, the unpickler's :attr:`persistent_load` attribute
634 can also be set to a Python list, in which case, when the unpickler reaches a
635 persistent id, the persistent id string will simply be appended to this list.
636 This functionality exists so that a pickle data stream can be "sniffed" for
637 object references without actually instantiating all the objects in a pickle.
638 [#]_  Setting :attr:`persistent_load` to a list is usually used in conjunction
639 with the :meth:`noload` method on the Unpickler.
640
641 .. BAW: Both pickle and cPickle support something called inst_persistent_id()
642    which appears to give unknown types a second shot at producing a persistent
643    id.  Since Jim Fulton can't remember why it was added or what it's for, I'm
644    leaving it undocumented.
645
646
647 .. _pickle-sub:
648
649 Subclassing Unpicklers
650 ----------------------
651
652 .. index::
653    single: load_global() (pickle protocol)
654    single: find_global() (pickle protocol)
655
656 By default, unpickling will import any class that it finds in the pickle data.
657 You can control exactly what gets unpickled and what gets called by customizing
658 your unpickler.  Unfortunately, exactly how you do this is different depending
659 on whether you're using :mod:`pickle` or :mod:`cPickle`. [#]_
660
661 In the :mod:`pickle` module, you need to derive a subclass from
662 :class:`Unpickler`, overriding the :meth:`load_global` method.
663 :meth:`load_global` should read two lines from the pickle data stream where the
664 first line will the name of the module containing the class and the second line
665 will be the name of the instance's class.  It then looks up the class, possibly
666 importing the module and digging out the attribute, then it appends what it
667 finds to the unpickler's stack.  Later on, this class will be assigned to the
668 :attr:`__class__` attribute of an empty class, as a way of magically creating an
669 instance without calling its class's :meth:`__init__`. Your job (should you
670 choose to accept it), would be to have :meth:`load_global` push onto the
671 unpickler's stack, a known safe version of any class you deem safe to unpickle.
672 It is up to you to produce such a class.  Or you could raise an error if you
673 want to disallow all unpickling of instances.  If this sounds like a hack,
674 you're right.  Refer to the source code to make this work.
675
676 Things are a little cleaner with :mod:`cPickle`, but not by much. To control
677 what gets unpickled, you can set the unpickler's :attr:`find_global` attribute
678 to a function or ``None``.  If it is ``None`` then any attempts to unpickle
679 instances will raise an :exc:`UnpicklingError`.  If it is a function, then it
680 should accept a module name and a class name, and return the corresponding class
681 object.  It is responsible for looking up the class and performing any necessary
682 imports, and it may raise an error to prevent instances of the class from being
683 unpickled.
684
685 The moral of the story is that you should be really careful about the source of
686 the strings your application unpickles.
687
688
689 .. _pickle-example:
690
691 Example
692 -------
693
694 For the simplest code, use the :func:`dump` and :func:`load` functions.  Note
695 that a self-referencing list is pickled and restored correctly. ::
696
697    import pickle
698
699    data1 = {'a': [1, 2.0, 3, 4+6j],
700             'b': ('string', u'Unicode string'),
701             'c': None}
702
703    selfref_list = [1, 2, 3]
704    selfref_list.append(selfref_list)
705
706    output = open('data.pkl', 'wb')
707
708    # Pickle dictionary using protocol 0.
709    pickle.dump(data1, output)
710
711    # Pickle the list using the highest protocol available.
712    pickle.dump(selfref_list, output, -1)
713
714    output.close()
715
716 The following example reads the resulting pickled data.  When reading a
717 pickle-containing file, you should open the file in binary mode because you
718 can't be sure if the ASCII or binary format was used. ::
719
720    import pprint, pickle
721
722    pkl_file = open('data.pkl', 'rb')
723
724    data1 = pickle.load(pkl_file)
725    pprint.pprint(data1)
726
727    data2 = pickle.load(pkl_file)
728    pprint.pprint(data2)
729
730    pkl_file.close()
731
732 Here's a larger example that shows how to modify pickling behavior for a class.
733 The :class:`TextReader` class opens a text file, and returns the line number and
734 line contents each time its :meth:`readline` method is called. If a
735 :class:`TextReader` instance is pickled, all attributes *except* the file object
736 member are saved. When the instance is unpickled, the file is reopened, and
737 reading resumes from the last location. The :meth:`__setstate__` and
738 :meth:`__getstate__` methods are used to implement this behavior. ::
739
740    #!/usr/local/bin/python
741
742    class TextReader:
743        """Print and number lines in a text file."""
744        def __init__(self, file):
745            self.file = file
746            self.fh = open(file)
747            self.lineno = 0
748
749        def readline(self):
750            self.lineno = self.lineno + 1
751            line = self.fh.readline()
752            if not line:
753                return None
754            if line.endswith("\n"):
755                line = line[:-1]
756            return "%d: %s" % (self.lineno, line)
757
758        def __getstate__(self):
759            odict = self.__dict__.copy() # copy the dict since we change it
760            del odict['fh']              # remove filehandle entry
761            return odict
762
763        def __setstate__(self, dict):
764            fh = open(dict['file'])      # reopen file
765            count = dict['lineno']       # read from file...
766            while count:                 # until line count is restored
767                fh.readline()
768                count = count - 1
769            self.__dict__.update(dict)   # update attributes
770            self.fh = fh                 # save the file object
771
772 A sample usage might be something like this::
773
774    >>> import TextReader
775    >>> obj = TextReader.TextReader("TextReader.py")
776    >>> obj.readline()
777    '1: #!/usr/local/bin/python'
778    >>> obj.readline()
779    '2: '
780    >>> obj.readline()
781    '3: class TextReader:'
782    >>> import pickle
783    >>> pickle.dump(obj, open('save.p', 'wb'))
784
785 If you want to see that :mod:`pickle` works across Python processes, start
786 another Python session, before continuing.  What follows can happen from either
787 the same process or a new process. ::
788
789    >>> import pickle
790    >>> reader = pickle.load(open('save.p', 'rb'))
791    >>> reader.readline()
792    '4:     """Print and number lines in a text file."""'
793
794
795 .. seealso::
796
797    Module :mod:`copy_reg`
798       Pickle interface constructor registration for extension types.
799
800    Module :mod:`shelve`
801       Indexed databases of objects; uses :mod:`pickle`.
802
803    Module :mod:`copy`
804       Shallow and deep object copying.
805
806    Module :mod:`marshal`
807       High-performance serialization of built-in types.
808
809
810 :mod:`cPickle` --- A faster :mod:`pickle`
811 =========================================
812
813 .. module:: cPickle
814    :synopsis: Faster version of pickle, but not subclassable.
815 .. moduleauthor:: Jim Fulton <jim@zope.com>
816 .. sectionauthor:: Fred L. Drake, Jr. <fdrake@acm.org>
817
818
819 .. index:: module: pickle
820
821 The :mod:`cPickle` module supports serialization and de-serialization of Python
822 objects, providing an interface and functionality nearly identical to the
823 :mod:`pickle` module.  There are several differences, the most important being
824 performance and subclassability.
825
826 First, :mod:`cPickle` can be up to 1000 times faster than :mod:`pickle` because
827 the former is implemented in C.  Second, in the :mod:`cPickle` module the
828 callables :func:`Pickler` and :func:`Unpickler` are functions, not classes.
829 This means that you cannot use them to derive custom pickling and unpickling
830 subclasses.  Most applications have no need for this functionality and should
831 benefit from the greatly improved performance of the :mod:`cPickle` module.
832
833 The pickle data stream produced by :mod:`pickle` and :mod:`cPickle` are
834 identical, so it is possible to use :mod:`pickle` and :mod:`cPickle`
835 interchangeably with existing pickles. [#]_
836
837 There are additional minor differences in API between :mod:`cPickle` and
838 :mod:`pickle`, however for most applications, they are interchangeable.  More
839 documentation is provided in the :mod:`pickle` module documentation, which
840 includes a list of the documented differences.
841
842 .. rubric:: Footnotes
843
844 .. [#] Don't confuse this with the :mod:`marshal` module
845
846 .. [#] In the :mod:`pickle` module these callables are classes, which you could
847    subclass to customize the behavior.  However, in the :mod:`cPickle` module these
848    callables are factory functions and so cannot be subclassed.  One common reason
849    to subclass is to control what objects can actually be unpickled.  See section
850    :ref:`pickle-sub` for more details.
851
852 .. [#] *Warning*: this is intended for pickling multiple objects without intervening
853    modifications to the objects or their parts.  If you modify an object and then
854    pickle it again using the same :class:`Pickler` instance, the object is not
855    pickled again --- a reference to it is pickled and the :class:`Unpickler` will
856    return the old value, not the modified one. There are two problems here: (1)
857    detecting changes, and (2) marshalling a minimal set of changes.  Garbage
858    Collection may also become a problem here.
859
860 .. [#] The exception raised will likely be an :exc:`ImportError` or an
861    :exc:`AttributeError` but it could be something else.
862
863 .. [#] These methods can also be used to implement copying class instances.
864
865 .. [#] This protocol is also used by the shallow and deep copying operations defined in
866    the :mod:`copy` module.
867
868 .. [#] The actual mechanism for associating these user defined functions is slightly
869    different for :mod:`pickle` and :mod:`cPickle`.  The description given here
870    works the same for both implementations.  Users of the :mod:`pickle` module
871    could also use subclassing to effect the same results, overriding the
872    :meth:`persistent_id` and :meth:`persistent_load` methods in the derived
873    classes.
874
875 .. [#] We'll leave you with the image of Guido and Jim sitting around sniffing pickles
876    in their living rooms.
877
878 .. [#] A word of caution: the mechanisms described here use internal attributes and
879    methods, which are subject to change in future versions of Python.  We intend to
880    someday provide a common interface for controlling this behavior, which will
881    work in either :mod:`pickle` or :mod:`cPickle`.
882
883 .. [#] Since the pickle data format is actually a tiny stack-oriented programming
884    language, and some freedom is taken in the encodings of certain objects, it is
885    possible that the two modules produce different data streams for the same input
886    objects.  However it is guaranteed that they will always be able to read each
887    other's data streams.
888