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一、概述
1、定义
2、作用
二、主要应用场景
1、构造和析构
2、操作符重载
3、字符串和表示
4、容器管理
5、可调用对象
6、上下文管理
7、属性访问和描述符
8、迭代器和生成器
9、数值类型
10、复制和序列化
11、自定义元类行为
12、自定义类行为
13、类…目录
一、概述
1、定义
2、作用
二、主要应用场景
1、构造和析构
2、操作符重载
3、字符串和表示
4、容器管理
5、可调用对象
6、上下文管理
7、属性访问和描述符
8、迭代器和生成器
9、数值类型
10、复制和序列化
11、自定义元类行为
12、自定义类行为
13、类型检查和转换
14、自定义异常
三、学习方法
1、理解基础
2、查阅文档
3、编写示例
4、实践应用
5、阅读他人代码
6、参加社区讨论
7、持续学习
8、练习与总结
9、注意兼容性
10、避免过度使用
四、应用示例
1、__abs__方法
1-1、语法
1-2、参数
1-3、功能
1-4、返回值
1-5、说明
1-6、用法
2、__add__方法
2-1、语法
2-2、参数
2-3、功能
2-4、返回值
2-5、说明
2-6、用法
3、__and__方法
3-1、语法
3-2、参数
3-3、功能
3-4、返回值
3-5、说明
3-6、用法
4、__bool__方法
4-1、语法
4-2、参数
4-3、功能
4-4、返回值
4-5、说明
4-6、用法
5、__call__方法
5-1、语法
5-2、参数
5-3、功能
5-4、返回值
5-5、说明
5-6、用法
五、推荐阅读
1、Python筑基之旅
2、Python函数之旅
3、Python算法之旅
4、博客个人主页 一、概述
1、定义 魔法方法(Magic Methods/Special Methods魔法方法/特殊方法/双下划线方法)是Python中一类具有特殊命名规则的方法它们的名称通常以双下划线(__)开头和结尾。 魔法方法用于在特定情况下自动被Python解释器调用而不需要显式地调用它们它们提供了一种机制让你可以定义自定义类时具有与内置类型相似的行为。
2、作用 魔法方法允许开发者重载Python中的一些内置操作或函数的行为从而为自定义的类添加特殊的功能。
二、主要应用场景
1、构造和析构
1-1、__init__(self, [args...])在创建对象时初始化属性。 1-2、__new__(cls, [args...])在创建对象时控制实例的创建过程(通常与元类一起使用)。 1-3、__del__(self)在对象被销毁前执行清理操作如关闭文件或释放资源。
2、操作符重载
2-1、__add__(self, other)、__sub__(self, other)、__mul__(self, other)等自定义对象之间的算术运算。 2-2、__eq__(self, other)、__ne__(self, other)、__lt__(self, other)等定义对象之间的比较操作。
3、字符串和表示
3-1、__str__(self)定义对象的字符串表示常用于print()函数。 3-2、__repr__(self)定义对象的官方字符串表示用于repr()函数和交互式解释器。
4、容器管理
4-1、__getitem__(self, key)、__setitem__(self, key, value)、__delitem__(self, key)用于实现类似列表或字典的索引访问、设置和删除操作。 4-2、__len__(self)返回对象的长度或元素个数。
5、可调用对象
5-1、__call__(self, [args...])允许对象像函数一样被调用。
6、上下文管理
6-1、__enter__(self)、__exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb)用于实现上下文管理器如with语句中的对象。
7、属性访问和描述符
7-1、__getattr__, __setattr__, __delattr__这些方法允许对象在访问或修改不存在的属性时执行自定义操作。 7-2、描述符(Descriptors)是实现了__get__, __set__, 和__delete__方法的对象它们可以控制对另一个对象属性的访问。
8、迭代器和生成器
8-1、__iter__和__next__这些方法允许对象支持迭代操作如使用for循环遍历对象。 8-2、__aiter__, __anext__这些是异步迭代器的魔法方法用于支持异步迭代。
9、数值类型
9-1、__int__(self)、__float__(self)、__complex__(self)定义对象到数值类型的转换。 9-2、__index__(self)定义对象用于切片时的整数转换。
10、复制和序列化
10-1、__copy__和__deepcopy__允许对象支持浅复制和深复制操作。 10-2、__getstate__和__setstate__用于自定义对象的序列化和反序列化过程。
11、自定义元类行为
11-1、__metaclass__(Python 2)或元类本身(Python 3)允许自定义类的创建过程如动态创建类、修改类的定义等。
12、自定义类行为
12-1、__init__和__new__用于初始化对象或控制对象的创建过程。 12-2、__init_subclass__在子类被创建时调用允许在子类中执行一些额外的操作。
13、类型检查和转换
13-1、__instancecheck__和__subclasscheck__用于自定义isinstance()和issubclass()函数的行为。
14、自定义异常
14-1、你可以通过继承内置的Exception类来创建自定义的异常类并定义其特定的行为。 三、学习方法 要学好Python的魔法方法你可以遵循以下方法及步骤
1、理解基础 首先确保你对Python的基本语法、数据类型、类和对象等概念有深入的理解这些是理解魔法方法的基础。
2、查阅文档 仔细阅读Python官方文档中关于魔法方法的部分文档会详细解释每个魔法方法的作用、参数和返回值。你可以通过访问Python的官方网站或使用help()函数在Python解释器中查看文档。
3、编写示例 为每个魔法方法编写简单的示例代码以便更好地理解其用法和效果通过实际编写和运行代码你可以更直观地感受到魔法方法如何改变对象的行为。
4、实践应用 在实际项目中尝试使用魔法方法。如你可以创建一个自定义的集合类使用__getitem__、__setitem__和__delitem__方法来实现索引操作。只有通过实践应用你才能更深入地理解魔法方法的用途和重要性。
5、阅读他人代码 阅读开源项目或他人编写的代码特别是那些使用了魔法方法的代码这可以帮助你学习如何在实际项目中使用魔法方法。通过分析他人代码中的魔法方法使用方式你可以学习到一些新的技巧和最佳实践。
6、参加社区讨论 参与Python社区的讨论与其他开发者交流关于魔法方法的使用经验和技巧在社区中提问或回答关于魔法方法的问题这可以帮助你更深入地理解魔法方法并发现新的应用场景。
7、持续学习 Python语言和其生态系统不断发展新的魔法方法和功能可能会不断被引入保持对Python社区的关注及时学习新的魔法方法和最佳实践。
8、练习与总结 多做练习通过编写各种使用魔法方法的代码来巩固你的理解定期总结你学到的知识和经验形成自己的知识体系。
9、注意兼容性 在使用魔法方法时要注意不同Python版本之间的兼容性差异确保你的代码在不同版本的Python中都能正常工作。
10、避免过度使用 虽然魔法方法非常强大但过度使用可能会导致代码难以理解和维护在编写代码时要权衡使用魔法方法的利弊避免滥用。 总之学好Python的魔法方法需要不断地学习、实践和总结只有通过不断地练习和积累经验你才能更好地掌握这些强大的工具并在实际项目中灵活运用它们。 四、应用示例
1、__abs__方法
1-1、语法
__abs__(self, /)abs(self)
1-2、参数
1-2-1、self(必须)调用该方法的对象本身。
1-2-2、/(可选)这是从Python 3.8开始引入的参数注解语法它表示这个方法不接受任何位置参数(positional-only parameters)之后的关键字参数(keyword arguments)。
1-3、功能 定义当使用内置的abs()函数作用于一个对象时该对象应该如何计算其绝对值或模(magnitude)。
1-4、返回值 返回一个非负值表示该对象的“大小”或“绝对值”。
1-5、说明 该方法通常用于自定义数值类型或需要支持绝对值运算的类。
1-6、用法
# 001、__abs__方法
# 1、定义一个简单的数值类
class Number:def __init__(self, value):self.value valuedef __abs__(self):return abs(self.value)
# 使用示例
num Number(-5)
print(abs(num)) # 输出: 5调用了__abs__方法# 2、定义一个复数类
import math
class ComplexNumber:def __init__(self, real, imag):self.real realself.imag imagdef __abs__(self):return math.sqrt(self.real ** 2 self.imag ** 2)
# 使用示例
cnum ComplexNumber(3, 4)
print(abs(cnum)) # 输出: 5.0因为 3^2 4^2 25, sqrt(25) 5# 3、定义一个有理数类
class RationalNumber:def __init__(self, numerator, denominator):self.numerator numeratorself.denominator denominatorself.reduce() # 假设我们有一个reduce方法来简化分数def reduce(self):# 这里只是一个简单的示例真实情况可能需要更复杂的逻辑来简化分数gcd math.gcd(abs(self.numerator), abs(self.denominator))self.numerator // gcdself.denominator // gcddef __abs__(self):return RationalNumber(abs(self.numerator), self.denominator)def __str__(self):return f{self.numerator}/{self.denominator}
# 使用示例
rat RationalNumber(-4, 2)
print(abs(rat)) # 输出: 2/1 或 2取决于你如何定义 __str__ 方法# 4、定义一个向量类
class Vector:def __init__(self, x, y):self.x xself.y ydef __abs__(self):return (self.x ** 2 self.y ** 2) ** 0.5
# 使用示例
v Vector(3, 4)
print(abs(v)) # 输出: 5.0向量的模长或绝对值
2、__add__方法
2-1、语法
__add__(self, other, /)Return self other
2-2、参数
2-2-1、self(必须)表示调用该方法的对象本身。
2-2-2、other(必须)表示与self进行相加操作的对象。
2-2-3、/(可选)这是从Python 3.8开始引入的参数注解语法它表示这个方法不接受任何位置参数(positional-only parameters)之后的关键字参数(keyword arguments)。
2-3、功能 用于定义当对象使用“”运算符进行加法运算时的行为。
2-4、返回值 返回一个值这个值通常表示两个对象相加的结果。
2-5、说明 返回值可以是任何类型但通常它应该是与原始对象类型相同或兼容的类型。
2-6、用法
# 002、__add__方法
# 1、整数类的简单加法
class Integer:def __init__(self, value):self.value valuedef __add__(self, other):if isinstance(other, Integer):return Integer(self.value other.value)elif isinstance(other, int):return Integer(self.value other)else:raise TypeError(Unsupported operand types for : Integer and {}.format(type(other).__name__))def __repr__(self):return Integer({}).format(self.value)
# 使用示例
a Integer(5)
b Integer(3)
c a b # 调用 a.__add__(b)
print(c) # 输出: Integer(8)
d a 2 # 调用 a.__add__(2)
print(d) # 输出: Integer(7)# 2、向量类的向量加法
class Vector:def __init__(self, x, y):self.x xself.y ydef __add__(self, other):if isinstance(other, Vector):return Vector(self.x other.x, self.y other.y)else:raise TypeError(Unsupported operand types for : Vector and {}.format(type(other).__name__))def __repr__(self):return Vector({}, {}).format(self.x, self.y)
# 使用示例
v1 Vector(1, 2)
v2 Vector(3, 4)
v3 v1 v2 # 调用 v1.__add__(v2)
print(v3) # 输出: Vector(4, 6)
3、__and__方法
3-1、语法
__and__(self, other, /)Return self other
3-2、参数
3-2-1、self(必须)表示调用该方法的对象本身。
3-2-2、other(必须)表示与self进行按位与操作的对象。
3-2-3、/(可选)这是从Python 3.8开始引入的参数注解语法它表示这个方法不接受任何位置参数(positional-only parameters)之后的关键字参数(keyword arguments)。
3-3、功能 用于定义对象之间按位与(bitwise AND)操作的行为。
3-4、返回值 返回一个值或另一种类型的对象这个值表示两个操作数按位与的结果。
3-5、说明 返回值可以是任何类型但通常它会返回与操作数相同类型的一个新对象或者在某些情况下返回另一种类型的对象(只要这个结果是按位与操作的逻辑结果)。
3-6、用法
# 003、__and__方法
class BitField:def __init__(self, value):self.value valuedef __and__(self, other):# 检查other是否为BitField或整数if isinstance(other, BitField):other_value other.valueelif isinstance(other, int):other_value otherelse:raise TypeError(fUnsupported operand type for : BitField and {type(other).__name__})# 执行按位与操作并返回新的BitField对象return BitField(self.value other_value)def __repr__(self):# 返回值的二进制表示仅用于演示return fBitField(binary: {bin(self.value)[2:]}, decimal: {self.value})
# 使用示例
bf1 BitField(60) # 60 in binary is 0011 1100
bf2 BitField(13) # 13 in binary is 0000 1101
# 执行按位与操作
result bf1 bf2
print(result) # 输出: BitField(binary: 1100, decimal: 12)
# 也可以与整数进行按位与操作
result_int bf1 5 # 5 in binary is 0000 0101
print(result_int) # 输出: BitField(binary: 100, decimal: 4)
4、__bool__方法
4-1、语法
__bool__(self, /)True if self else False
4-2、参数
3-2-1、self(必须)表示调用该方法的对象本身。
3-2-2、/(可选)这是从Python 3.8开始引入的参数注解语法它表示这个方法不接受任何位置参数(positional-only parameters)之后的关键字参数(keyword arguments)。
4-3、功能 允许类的实例在需要布尔值的上下文中(如if语句、while循环的条件、bool()函数调用等)被正确地评估即需要根据上下文做出正确的评估。
4-4、返回值 返回一个布尔值即True或False。
4-5、说明 返回值决定了类的实例在布尔上下文中被视为True还是False。
4-6、用法
# 004、__bool__方法
# 1、基于值的简单示例
class SimpleBool:def __init__(self, value):self.value valuedef __bool__(self):return bool(self.value)
# 使用示例
s1 SimpleBool(True)
s2 SimpleBool(False)
s3 SimpleBool(0)
s4 SimpleBool(1)
print(bool(s1)) # 输出: True
print(bool(s2)) # 输出: False
print(bool(s3)) # 输出: False
print(bool(s4)) # 输出: True
if s1:print(s1 is True) # 输出: s1 is True
if not s2:print(s2 is False) # 输出: s2 is False# 2、自定义条件判断
class CustomBool:def __init__(self, value):self.value valuedef __bool__(self):# 假设我们想要当value大于0时返回Truereturn self.value 0
# 使用示例
c1 CustomBool(5)
c2 CustomBool(-3)
c3 CustomBool(0)
print(bool(c1)) # 输出: True
print(bool(c2)) # 输出: False
print(bool(c3)) # 输出: False
if c1:print(c1 is greater than 0) # 输出: c1 is greater than 0
# 3、字符串类基于内容是否为空
class StringWithBool:def __init__(self, content):self.content contentdef __bool__(self):# 如果内容非空返回Truereturn bool(self.content.strip())
# 使用示例
str1 StringWithBool(Hello, Myelsa!)
str2 StringWithBool()
str3 StringWithBool( ) # 只有空格
print(bool(str1)) # 输出: True
print(bool(str2)) # 输出: False
print(bool(str3)) # 输出: False因为strip()移除了空格
if str1:print(str1 is not empty) # 输出: str1 is not empty
5、__call__方法
5-1、语法
__call__(*args, **kwargs)Call self as a function
5-2、参数
5-2-1、*args(可变位置参数)允许你传递任意数量的位置参数给函数。
5-2-2、**kwargs(可变关键字参数)允许你传递任意数量的关键字参数给函数。
5-3、功能 为类的实例提供函数式调用的能力。
5-4、返回值 可以是任何类型具体取决于你的实现就像普通的函数一样你可以从__call__方法中返回任何你想要的值或对象。
5-5、说明 当实例被调用时(即使用圆括号和可能的参数)Python会自动调用该实例的__call__方法并将括号中的参数传递给该方法。
5-6、用法
# 005、__call__方法
# 1、简单的函数式类
class Greeter:def __init__(self, name):self.name namedef __call__(self, greetingHello):return f{greeting}, {self.name}!
# 使用示例
greeter Greeter(Myelsa)
print(greeter(Hi)) # 输出: Hi, Myelsa!
print(greeter()) # 输出: Hello, Myelsa!因为默认参数是Hello
# 2、计算器类
class Calculator:def __init__(self, initial_value0):self.value initial_valuedef __call__(self, operand, operation):if operation :self.value operandelif operation -:self.value - operand# 可以添加更多操作如乘法、除法等return self.value
# 使用示例
calc Calculator(10)
print(calc(5)) # 输出: 15执行加法操作
print(calc(3, -)) # 输出: 12执行减法操作
# 3、可调用对象作为装饰器
class MyDecorator:def __init__(self, func):self.func funcdef __call__(self, *args, **kwargs):print(Before function call.)result self.func(*args, **kwargs)print(After function call.)return result
# 使用示例
MyDecorator
def say_hello(name):print(fHello, {name}!)
say_hello(Jimmy)
# 输出:
# Before function call.
# Hello, Jimmy!
# After function call.
# 4、作为装饰器的类
class Timer:def __init__(self, func):self.func funcdef __call__(self, *args, **kwargs):import timestart_time time.time()result self.func(*args, **kwargs)end_time time.time()print(fFunction {self.func.__name__} took {end_time - start_time:.6f}s to execute.)return result
# 使用示例
Timer
def slow_function():import timetime.sleep(1) # 模拟耗时操作return Done
print(slow_function()) # 输出执行时间以及 Done
# 5、具有状态的函数式类
class Counter:def __init__(self, start0):self.count startdef __call__(self):self.count 1return self.count
# 使用示例
counter Counter(5)
print(counter()) # 输出: 6
print(counter()) # 输出: 7
print(counter()) # 输出: 8
五、推荐阅读
1、Python筑基之旅
2、Python函数之旅
3、Python算法之旅
4、博客个人主页
