在 Python 中，魔法方法是指那些以双下划线开头和结尾的特殊方法。它们是 Python 的内置方法，对应于 Python 对象的各种运算符。通过实现这些魔法方法，我们可以改变 Python 对象的行为。这篇文章将深入探讨 Python 的一些魔法方法，并通过示例展示如何使用它们。
一、构造和初始化
__new__ 和 __init__ 是 Python 对象生命周期的开始。__new__ 方法是在一个对象实例化的时候所调用的第一个方法，在调用 __init__ 初始化前，先调用 __new__。
class MyClass:
def __new__(cls, *args, **kwargs):
print('Instance is created')
instance = super().__new__(cls)
return instance
def __init__(self, name):
print('Instance is initialized')
self.name = name
obj = MyClass('MyClass') # 输出：Instance is created Instance is initialized
二、字符串表示
__str__ 和 __repr__ 都是用于显示的魔法方法。__str__ 是友好易读的方式呈现，而 __repr__ 是准确、无歧义地表达出来，主要供开发和调试时使用。
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
def __str__(self):
return f'Instance of MyClass with name {self.name}'
def __repr__(self):
return f'MyClass(name={self.name})'
obj = MyClass('MyClass')
print(str(obj)) # 输出：Instance of MyClass with name MyClass
print(repr(obj)) # 输出：MyClass(name=MyClass)
三、算术运算符
魔法方法还可以用来定义对象的算术运算行为，例如 __add__、__sub__、__mul__ 等。
class Number:
def __init__(self, value):
self.value = value
def __add__(self, other):
return self.value + other.value
num1 = Number(1)
num2 = Number(2)
print(num1 + num2) # 输出：3
四、比较运算符
比较运算符的魔法方法包括 __lt__、__le__、__eq__、__ne__、__gt__、__ge__ 等。
class Number:
def __init__(self, value):
self.value = value
def __lt__(self, other):
return self.value < other.value
num1 = Number(1)
num2 = Number(2)
print(num1 < num2) # 输出：True
五、属性访问
当我们试图访问一个对象的属性时，__getattr__、__setattr__、__delattr__ 和 __getattribute__ 魔法方法就会被调用。__getattribute__ 方法是用于获取一个属性的值，而 __setattr__ 是在我们试图设置一个属性值时被调用。
class MyClass:
def __init__(self):
self.name = 'MyClass'
def __getattribute__(self, item):
if item == 'name':
print('Accessing name attribute')
return object.__getattribute__(self, item)
def __setattr__(self, key, value):
print(f'Setting attribute {key} with value {value}')
self.__dict__[key] = value
obj = MyClass()
print(obj.name) # 输出：Accessing name attribute MyClass
obj.name = 'New name' # 输出：Setting attribute name with value New name
六、上下文管理器
上下文管理器是通过 __enter__ 和 __exit__ 魔法方法实现的，它们通常在 with 语句中使用。
class ManagedFile:
def __init__(self, filename):
self.filename = filename
def __enter__(self):
self.file = open(self.filename, 'r')
return self.file
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
if self.file:
self.file.close()
with ManagedFile('hello.txt') as f:
content = f.read()
print(content)
在这个例子中，__enter__ 方法打开文件并返回，__exit__ 方法在离开 with 块时被调用，负责关闭文件。
七、结论
Python 的魔法方法为我们提供了改变对象行为的强大工具，让我们能够以符合 Python 风格的方式去操作和处理对象。同时，理解并掌握这些魔法方法也是成为高级 Python 程序员的必经之路。
