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Python魔法方法

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在Python中，所有以双下划线__包起来的方法，统称为Magic Method（魔术方法），它是一种的特殊方法，普通方法需要调用，而魔术方法不需要调用就可以自动执行。

魔术方法在类或对象的某些事件出发后会自动执行，让类具有神奇的“魔力”。如果希望根据自己的程序定制自己特殊功能的类，那么就需要对这些方法进行重写。

Python中常用的运算符、for循环、以及类操作等都是运行在魔术方法之上的。

__doc__

  • 表示类的描述信息
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class Foo:
  """描述类信息，这个是工具类"""
  def func(self):
    pass
  
print(Foo.__doc__)		# 输出：类的描述信息

__module__ 和 __class__

  • __module__表示当前操作的对象在那个模块
  • __class__表示当前操作的对象的类是什么

test.py

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class Person:
  def __init__(self):
    self.name = 'william'

main.py

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from test import Person

obj = Person
print(obj.__module__)		# 输出 test 即：输出模块
print(obj.__class__)		# 输出 test.Person 即：输出类

结果

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test
<class 'test.Person'>

__init__

  • 初始化方法，通过类创建对象时，自动触发执行
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class Person:
  def __init__(self, name):
    self.name = name
    self.age = 18
    
obj = Person('william')		# 自动执行类中的 __init__ 方法

__del__

  • 当对象在内存中被释放时，自动触发执行

此方法一般无需定义，__del__的调用是由解释器在进行垃圾回收时自动触发执行的

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class Foo:
  def __del__(self):
    pass

__call__

  • 对象后面加括号，触发执行

__init__方法的执行是由创建对象触发的，即：对象 = 类名()；而对于 __call__方法的执行是由对象后加括号触发的，即对象()或者类()()

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class Foo:
  def __init__(self):
    pass
  
  def __call__(self, *args, **kwargs):
    print("__call__")
    
obj = Foo()		# 执行 __init__
obj()					# 执行 __call__

__dict__

  • 类或对象中的所有属性

类的实例属性属于对象；类中的类属性和方法属于类，即：

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class Province:
    country = "China"
    
    def __init__(self, name, count):
        self.name = name
        self.count = count
        
    def func(self, *args, **kwargs):
        print("func")
        
# 获取类的属性，即：类属性、方法
print(Province.__dict__)
# 输出: {'__module__': '__main__', 'country': 'China', '__init__': <function Province.__init__ at 0x100bd6160>, 'func': <function Province.func at 0x100c24f40>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Province' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Province' objects>, '__doc__': None}
    
    
obj1 = Province("山东", 10000)
print(obj1.__dict__)
# 获取 对象obj1 的属性
# 输出: {'name': '山东', 'count': 10000}

obj2 = Province("山西", 20000)
print(obj2.__dict__)
# 获取 对象obj2 的属性
# 输出: {'name': '山西', 'count': 20000}

__str__

  • 如果一个类定义了__str__方法，那么打印对象时，默认输出该方法返回值
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class Foo:
  def __str__(self):
    return 'william'
  
obj = Foo()
print("当前对象返回值为: %s" %obj)		# 输出: william

__repr__

函数__str__ 用于将值转化为适于人阅读的形式，而__repr__转化为供解释器读取的形式，某对象没有适于人阅读的解释形式的话，__str__会返回与__repr__，所以print展示的都是__str__的格式。

默认情况下，__repr__ 会返回和调用者有关的 类名+object at+内存地址 (<__main__.CLanguage object at 0x000001A7275221D0>)信息。当然，我们还可以通过在类中重写这个方法，从而实现当输出实例化对象时，输出我们想要的信息。

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class CLanguage:
    def __init__(self):
        self.name = "C语言中文网"
        self.add = "http://c.biancheng.net"
    def __repr__(self):
        return "CLanguage[name="+ self.name +",add=" + self.add +"]"
clangs = CLanguage()
print(clangs)

结果

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CLanguage[name=C语言中文网,add=http://c.biancheng.net]

__getitem__、__setitem__、__delitem__

  • 用于索引操作，如字典。已上分别表示获取、设置、删除数据
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class Foo:
  
  def __getitem__(self, key):
    print("__getitem__", key)
    
  def __setitem__(self, key, value):
    print("__setitem__", key, value)
    
  def __delitem__(self, key):
    print("__delitem__", key)
    
obj = Foo()

result = obj['k1']				# 自动触发执行 __getitem__
obj['k2'] = 'william'			# 自动触发执行 __setitem__
del obj['k1']							# 自动触发执行 __delitem__

我们可以自定义“有序字典”类，它允许我们按照元素插入的顺序进行迭代，并且同时支持通过键来访问、修改和删除元素

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class OrderedDict:  
    def __init__(self):  
        self.keys = []  
        self.values = {}  
  
    def __getitem__(self, key):  
        # 实现通过键访问值的功能  
        if key not in self.values:  
            raise KeyError(f"Key {key} not found")  
        return self.values[key]  
  
    def __setitem__(self, key, value):  
        # 实现通过键设置值的功能，并维护键的顺序  
        if key not in self.keys:  
            self.keys.append(key)  
        self.values[key] = value  
  
    def __delitem__(self, key):  
        # 实现通过键删除元素的功能，并维护键的顺序  
        if key not in self.values:  
            raise KeyError(f"Key {key} not found")  
        self.keys.remove(key)  
        del self.values[key]  
  
    def __iter__(self):  
        # 实现迭代功能，按照键的插入顺序迭代值  
        for key in self.keys:  
            yield self.values[key]  
  
    def __repr__(self):  
        # 提供字符串表示形式，方便查看内容  
        return f"OrderedDict({repr(dict(zip(self.keys, self.values)))})"  
  
# 使用示例  
od = OrderedDict()  
od['a'] = 1  
od['b'] = 2  
od['c'] = 3  
  
# 访问元素  
print(od['b'])  # 输出: 2  
  
# 修改元素  
od['b'] = 20  
print(od['b'])  # 输出: 20  
  
# 删除元素  
del od['c']  
  
# 迭代元素  
for value in od:  
    print(value)  # 输出: 1 和 20（按插入顺序）  
  
# 查看内容  
print(od)  # 输出: OrderedDict({'a': 1, 'b': 20})

在这个例子中，OrderedDict 类使用两个内部数据结构：一个列表 keys 用于保存键的插入顺序，一个字典 values 用于保存键值对。通过实现 __getitem__、__setitem__ 和 __delitem__ 方法，我们可以像操作普通字典一样操作 OrderedDict 实例，同时还保留了元素的插入顺序。

__getslice__、__setslice__、__delslice__

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class Foo:
  
  def __getslice__(self, i, j):
    print('__getslice__', i, j)
    
  def __setslice__(self, i, j, sequence):
    print('__setslice__', i, j)
    
  def __delslice__(self, i, j):
    print('__delslice__', i ,j)
    
obj = Foo()

obj[-1:1]											# 自动触发执行 __getslice__
obj[0:1] = [11,22,33,44]			# 自动触发执行 __setslice__
del obj[0:2]									# 自动触发执行 __delslice__

__iter__和__next__

__iter__它允许一个对象定义自己的迭代行为。当你尝试在一个对象上使用迭代（例如，在 for 循环中或在内置函数如 list() 或 sum() 中）时，Python会查找这个对象是否实现了 __iter__ 方法。

__iter__ 方法应该返回一个迭代器对象，该对象实现了 __iter__ 和 __next__ 方法。迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象。

以下是一个简单的例子，演示如何在一个自定义类中实现 __iter__ 方法：

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class Fib:
    
    def __init__(self, max):
        self.max = max
        self.a = 0
        self.b = 1
        
    def __iter__(self):
        print("__iter__ called")
        # 这里返回self, 因为self对象实现了__next__方法
        return self
    
    def __next__(self):
        print("__next__ called")
        
        fib = self.a
        if fib > self.max:
            # 当没有更多值可以返回时，__next__方法会抛出一个StopIteration异常，告诉for循环迭代结束
            raise StopIteration
        self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
        return fib
    
if __name__ == '__main__':
    for i in Fib(5):
        print(i)

结果

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__iter__ called
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__next__ called
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__next__ called

定义 iter 表示这个类是一个迭代器（iterator）。它只在迭代开始的时候运行一次。返回的是对象本身。这里还给顺手给对象添加了 a 和 b 两个属性。接下来就是循环调用 next 直到遇到 raise StopIteration 为止。调用的过程就是模拟斐波那契数列的过程。